Электротехника Касаткин (967630), страница 76
Текст из файла (страница 76)
А. Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором. Пусковые условия асинхронного двигателя с фазной обмоткой ротора (рис. 14.2бч а — схема замещения; б — условное обозначение) можно существенно улучпить ценой некоторого усложнения конструкции и обслуживания двигателя. Если в уравнении вращающего момента (14.28) положить а = 1, то получим выражение начального пускового момента, т. е. момента, развиваемого двигателем при троганин с места; эр г О (14.33) (., ° ',)' ° (. ° .',)' в1 вг рас! Расз.
М вр.пуск Если нужно, чтобы М =-М, т. е. чтобы при пуске днипр.пуск вр п~ах ' гатель развивал максимальный момент, то согласно (14.30) активное сопротивление фазной обмотки ротора должно быть Ф г =х +х вз рас! раст илн г =х" +х, . (14.34) 451 Так как активное сопротивление фазной обмотки 'ротора относнтельно мало, то для получения максимального начального пускового момента необходимо в цепь ротора включить пусковой реостат с сопротивлением фазы г - х" + х . В этом случае зависимость р рас! раса' М (а) асинхронного двигателя будет иметь максимум при а = 1 (рис. 14.27) . Как только ротор начинает вращаться, уменьшается скольжение, а вместе с ним ЭДЕ и ток ротора, вследствие чего уменьшается вра.
шающий момент. Чтобы двигатель продолжал развивать вращающий момент, близкий к максимальному, сопротивление пускового реостата нужно постепенно уменьшать, Наконец, когда двигатель достигает номинальной частоты вращения, пусковой реостат замыкают накоротко, Для уменьшения механических потерь и износа колец и щеток двигатели снабжаются иногда приспособлением для подъема щеток и замыкания колец накоротко. ! ! ! ! ! п Х) а '> 44 га Рмс.
>4,27 а) Ряс. !4.26 а=д Рмс. !4.28 452 Включснис добавочных рсгнстров в цснь ротора изменяет характер зависимости вращающего момента М от скольжсния т. 1!ри этом со- ВР гласно (14.32) не измснястся максимальный момент двнгатсля, увсли- чение г только смсщаст его н сторону большего скольжения, Все Р графики зависимостсй М (э) имсюг поэтому вершину характсристн- ПР ки на одинаковой высотс (рис.
14.27). Выключение стунсней пусково- го реостата приводит к нзмснсннм> режима работы двигатсля, переходу с одной характеристики на другук>. Секции рсостата обыя>о выводят на контакты, в резуна>атс чсго нрн цускс мономент двигателя и ток изьиняются ступснями (рис. 14.28), число ступеней равно числу кон- тактов лускового реостата. При этом пусковой момснт изменяется в предалахот М до М„.
Чем больци должен быть пусковой момснт. чем ближе он к макси- мальному моменту, тем больше будст и пусковой ток. По этой причи- не лишь для особо тяжелых условий пуска реостат подбирается так, чтобы пусковой момент был равен максималыюму. Чтобы пусковой реостат в тсчснис врсмсни пуска не перегревался, его мощность должна примерно равняться мощности двигателя. Длн двигателей большой мош>н>стн лусковыс рсостаты изготовляются, с ма- сляным охлажденном. В других случаях иногда применяются очснь ле- нивые и простыс водяныс рсос>аты, Конечно, применение пускового реостата значительно улучшает пусковые условия асинхронного двигателя, повышая пусковой момент и уменьшая пусковой ток. Но, с другой стороны, применение ротора с фазной обмоткой удорожает двигатель, усложняет его обслуживание н, наконец, несколько ухудпиет коэфф>щиент мощности и КПП двигателя.
У двигателей большой мощности зта разница в коэффициенте мощности незначительна, н недостатками фазного ротора остаются удорожание мананы, длительность и сложность управления ступенями пускового реостата. Б. Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, В большинстве случаев применяется прямой пуск двигателей с коротко- замкнутым ротором. Такой пуск исключительно прост и быстр.
Необходим лишь простейший коммутирующий аппарат, например рубильник, или дпя двигателя высокого напряжения — масляный выключатель. При прямом пуске двигателя кратность пускового тока высока, примерно 5,5 — 7 (для двигателей мощностью 0,6 — 100 кВт с синхронной частотой вращения 750 — 3000 об/мин). Такой кратковременный пусковой ток относительно безопасен дпя двигателя, но вызывает изменение напряжения в сети, что может неблагоприятно сказаться на других потребителях энергии, присоединенных к той же распределительном сети.
По этим причинам номинальная мощность асинхронных двигателей, пускаемых прямым включением, зависит от мощности распределительной сети. В мощных сетях промышленных предприятий возможен прямой пуск двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 1000 кВт н даже вьшю, но во многих случаях эта мощность не должна превьппать 100 кВт. Следует иметь в виду еще один недостаток пускового режима асинхронного двигателя, У двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора кратность пускового момента лежит в пределах ! — 2 (рис. 14.22). Таким образом, при большом токе двигатель развивает относительно небольшой вращающий момент.
Улучпиние пускового режима асинхронного двигателя сводится к уменьшению пускового тока, если зто необходимо, причем желательно, чтобы пусковой момент бьш возможно больше. Для уменьшения пускового тока можно на время понизить напряжение между выводами фазных обмоток статора, вкяючив последовательно с обмоткой статора трехфазну>о катушку инцуктнвности. Уменьшение пускового тока нз за понижения напряжения на обмотках статора вызывает уменьшение пусково>т> момента, пропорцнональноп> квадрату напряжения 1см.
(14.33)). Например, при таком пуске уменьшение пускового тока в 2 раза будет >х>провождаться уменьшением пускового момента в 4 раза. Во многих случаях при пуске двигателя нод нагрузкой понижение мо. мента недопустимо — двигатель нс сможет преодолеть тормозной механический момент на валу.
Понижение напряжения на обмотках статора на время пуска можно 453 осуществить также посредством переключения на время пуска обмотки статора, нормально работающей при соединении треугольником, на соединение звездой. Такое переключение применяется только,шя пуска в ход короткозамкнутых двигателей относительно малой мощно. сти — примерно до 20 кВч. Пусковые характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мокнут быль существенно улучшены, если обмотка ротора имеет двойную беличью клетку. Такой ротор снабжен двумя клетками, лежащими одна над другой наружной — пусковой и внутренней — рабочей, Материалом стержней наружной клетки служит обыкновенно марганповистая латунь, т, е.
материал с повышенным по срав. нению с мелью удельным сопротивлением. Материалом стержней внутренней клетки служит медь. Кроме того, у стержней внутренней клетки обычно шнппадь поперечного сечения болыпе. Таким образом, активное сопротивление наружной клетки значнтел5ию больше активного .сопротивления внутренней (п 4-5 раз), Обе клетки снабжены с торпевых сторон замыкающими кольпами. Стержни клеток размещены соответственно в наружной и внутренней частях паза. Такое расположение клеток приводит к значительному различию их ипдуктивностей рассеяния.
У внутренней клетки индуктив. ность рассеяния велика, так как стержни этой клетки окружены сталью, прорезанной лишь сверху узкой шалью паза (рис. 14.29,а и б), а у наружной клетки она значительно меньше, так как значительная часть пути линий поля рассеяния вокруг стержней проходит в воздушном промежутке между ротором н статором с большим магнитным сопротивлением и по щели паэ» под стержнями. В первый момент пуска двигателя (пока а = 1) частота токов в обмотке ротора равна частоте сети: в этих условиях полное сопротивлс.
ние внутренней клетки обусловливается главным образом ее большим индуктивным сопротивлением рассеяния. Таким образом, при пуске двигателя ток в роторе вытесняется из внутренней беличьей клетки. В то же время полное сопротивление наружной клетки определяется преимущественно ее активным сопротивлением, Ток наружной клетки при пуске мало сдвинут по фазе по отноп5ению к индуктнрованной в ней ЭДС; он создает большой пусковой момент, каю это имеет место и у двигателя с фазным ротором при включении пуско.
вого реостата. Отнопюние токов наружной и внутренней клеток зависит от отношения полных сопротивлений этих клеток: обычно при пуске ток внутренней клетки значительно меньше тока наружной. По мере разбега ротора частота токов в нем уменьшается и вместе с тем уменьшается влияние индук~ивно~о сопротивления на распределение токов. При номинальной скорости частота токов ротора имеет значение порядка 1 Гц: в этих условиях индуктивные сопротивления рассеяния весьма малы и распределение токов между клетками ротора определяется отношением активных сопротивлений клеток. Поэтому ток наружной клетки будет меньше тока внутренней клетки, активное 454 н полное сопротивления которой в таких условиях малы, как у обыч- ного двигателя с короткозамкпутым ротором. Можно рассматривать зависимость М (0) двигателя с двойной вр беличьей клеткой как сумму характеристик двигателя с относительно больном активным сопротивлением обмотки ротора (на рнс.
14.29, М, ) и двигателя с относительно малым активным сопротивлением ивр обмотки ротора (М ). Таким образом, у двигателей с двойной бевт личьен клеткой активное сопротивление обмотки ротора в целом зави- сит от изменения скольжения — оно велико при пуске и мапо при рабочем скольжении. Благодаря этому двигатель, снабженный ротором с двойной беличьей клеткой, по сравнению с обычным двигателем, имею- щим короткоэамкнутый ротор„развивает повышенный пусковой вра- щаияций момент при пониженном пусковом токе. В некоторых конструкпиях обе клетки изготовляются путем непа- средственной заливки расплавленным алюминием пазов ротора (с и г1 на рис. 14.29); при этом алюминий заполняет и щель между пазами верхней и нижней клеток, так что стержни обеих клеток образуют один цельный стержень фасонного сечения, Упрощенным вариантом асинхронного двигателя с двойной беличьей клеткой является двигатель с глубоким пазом, Обмотка ротора этого двигателя изготовляется из прямоугольных стержней малой ширины и больпюй высоты, которые помещаются в соответствующие глубокие пазы в сердечнике ротора.
Переменный ток распределяется по сечению стержня неравномерно, как и необходимо. На рнс. 1430 показаны ли- нни поля рассеяния, эамыкааициеся попергк глубокого паза, в котором расположен стержень обмотки с током. Часть стержня, лежащая в глу- бине паза, слеплена с большим числом линий, чем наружная часть того же стеряяя. Вследствие этого при пуске асинхронного двигателя в ход повышенное индуктивное сопротивление этой части стержня вызывает вытеснение то.са ротора в наружную часть сечения стержня. Это зквн- 0 0Д 0,9 0,0 0,0 Г г Рис. 14.29 Рис. 14.30 455 валептно увеличению активного сопротивления обмотки ротора, так что повышается начальный момент двигателя, а увеличение индуктнв. ного сопротивления вследствие применения глубокого паза уменьшает пусковой ток. Прн рабочей частоте вращения двигателя индуктивное сопротивление становится незначительным, ток распределяется по сечению стержня почти равномерно и двигатель работает, как обычный короткозамкнутый, Двигатель с глубоким пазом ротора в конструктивном отношении прове двигателя с двойной клеткой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
