Расчет пусковых сопротивлений асинхронного двигателя

4.5 Расчет пусковых сопротивлений асинхронного двигателя

Расчет пусковых сопротивлений для асинхронного двигателя можно производить точным или приближенным способом. При точном способе расчета используется механические характеристики асинхронного двигателя и расчет обычно производят графическим методом.

4.5.1 Пусковые и перегрузочные свойства асинхронных двигателей

В начальный момент пуска асинхронного двигателя скольжение двигателя S=1.0, f₂=f₁·S=50Гц, Х₂=2· π ·f₁·L₂=X_2н>>R₂. Поэтому при пуске создаётся большой сдвиг фаз между ЭДС Е₂ и током I₂ ротора, т.е. это вызывает существенное снижение коэффициента мощности

cosφ₂ =                                  (4.46)

Из-за этого даже при значительном пусковом токе его активная составляющая

φ₂

Будет иметь малое значение,  а значит, нулевой момент будет сравнительно небольшим

φ_2н.

Рекомендуемые материалы

В двигателях с фазным ротором с целью уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента, в цепь ротора включают активное сопротивление. В этом случае индуктивное сопротивление Х₂, станет гораздо меньше полного активного сопротивления

и коэффициент мощности при пуске повышается. Хотя ток ротора снизится, но его активная составляющая возрастёт за счёт увеличения сosφ₂, вследствие чего повышается пусковой момент АД. При Х₂=R_2Σ пусковой момент М_п=М_к, т.е. имеет наибольшее значение, а

cosφ₂=

При дальнейшем увеличении активного сопротивления в цепи ротора значение cosφ₂  будет возрастать в меньшей степени по сравнению со снижением тока ротора, вызываемым увеличением полного сопротивления роторной цепи, поэтому активная составляющая тока будет уменьшаться и пусковой момент М_п будет снижаться теоретически при таком способе пуска АД можно в продолжение всего периода разгона поддерживать момент, равный М_к Однако при S>S_к со снижением момента ток возрастает (рис. 4.20). Это вызывает повышенный нагрев обмоток во время пуска. Поэтому практически пусковой момент принимают равным

т.к. в этом случае ток I примерно пропорционален вращающему моменту. Критический момент М_к определяет кратковременную перегрузку на валу, которую он может преодолеть. Поэтому перегрузочная способность двигателя определяется отношением

В короткозамкнутых асинхронных двигателях введением дополнительного сопротивления в цепь ротора невозможно. Однако в соответствии с эффектом вытеснения тока, согласно закона электромагнитной индукции при протекании по проводникам тока в нём индуктируется ЭДС самоиндукции, направленная навстречу току.

Магнитная проводимость, а следовательно и индуктивность повышается, если проводники располагаются в магнитопроводе например в пазах. Влияние ЭДС самоиндукции может проявиться существенно при наличии глубокопазной или двухклеточной обмоток ротора АД. В этом случае ток в обмотке ротора вытесняется на поверхность паза, что вызывает снижение эффективного сечения паза и увеличение активного сопротивления ротора R₂. При пуске АД f₂=f₁=50Гц. R2 увеличивается, ток I2 уменьшается, момент увеличивается. По мере разгона f2=f1·S-снижается, ток возрастает. Пуск производится более благоприятно, пусковой ток составляет I_п=(5÷6)I_н, а М_п=(1.1÷1.3)М_н. Более благоприятными в отношении пуска становятся механические характеристики АД (рис 4.21).

Различают по исполнению следующие АД с КЗР:

1) двигатели нормального исполнения;

2) двигатели с повышенным пусковым моментом;

3) двигатели с повышенным скольжением;

4) двигатели краново-металлурги-ческих серий.

Основные показатели АД с КЗР:

cosφ =

cosφ_н=0.8÷0.9

Q=(0.5÷0.75)

При приближенном способе расчета механические характеристики асинхронного двигателя в пределах рабочей части заменяются прямыми. И расчет выполняется графическим или аналитическим методом. Расчет приближенным способом может дать значительную ошибку.

В основе точного способа расчета пусковых сопротивлений лежит следующее свойство механических характеристик асинхронного двигателя.

Построим естественные и искусственные характеристики асинхронного двигателя. Зададимся значениями максимального  и минимального переключающего моментов. Через точки, соответствующие этим значениям, проводим вертикальные прямые, которые пересекут каждую характеристику в двух точках: а, в и с, d при скольженьях: . Если через точки а, в и с, d провести прямые, то они пересекутся в одной точке , которая лежит на прямой . Докажем это.       

Уравнение прямой аb напишем по координатам двух известных ее точек ():

.                            (4.46)

Уравнение прямой cd после преобразований будет иметь вид:

.

Если провести вертикальные линии соответствующие моментам М₁ и М₂ через точки пересечения их с характеристиками провести секущие, то можно доказать, что все они пересекутся в точке О₁, лежащей на оси S=0.

Пользуясь этим свойством механических характеристик асинхронного двигателя, расчет пусковых сопротивлений производят следующим образом.

Порядок расчета:

1) строится естественная механическая характеристика АД (рис 4.20),

2) выбираются пределы изменения моментов переключения:

 максимальный:   (из соображений, допустимой просадки напряжения 10 %);

минимальный   (ориентировочно).

 Через точки и проводят вертикальные прямые до пересечения с естественной механической характеристикой в точках а и b.

3) Определяется положение точки (проводится секущая через точки  а и b до пересечения с прямой в точке );

4) Первая пусковая характеристика при  должна быть такой чтобы проходила через точку с координатами ();

Если Вам понравилась эта лекция, то понравится и эта - 3 Сущность и содержание стандартизации.

5) Проводится луч . Точка е, полученная при этом, будет характеризовать состояние двигателя к моменту выключения первой ступени сопротивления, а точка d – состояние двигателя после выключения первой ступени сопротивления. Дальнейшее построение производится аналогичным образом;

6) Если в результате построения число ступеней получилось отличным от заданного или если линия пересекает естественную характеристику левее или правее точки a, то нужно изменить величину  и  или одну из них (обычно ) и вновь произвести построение.

7) Сопротивление отдельных ступеней можно определить по данным графического построения на следующие соотношения: (ранее было доказано, что скольжение на естественной и реостатной характеристике пропорционально сопротивлению в цепи ротора):