14,Механические характеристики асинхронных электродвигателей. Двигательный режим

Асинхронный двигатель, и особенно короткозамкнутый, отличается простым устройством, надежностью в эксплуатации и невысокой, стоимостью по сравнению с другими современными типами двигателей.

На рисунке 1.8 показаны электрическая схема короткозамкнутого асинхронного двигателя (а) и схема асинхронного двигателя с фазным ротором (б)

Скольжение асинхронного двигателя — это мера того, насколько ротор отстает в своем вращении от вращающегося магнитного поля:

(1.17)

где nо — частота вращения магнитного поля, мин -1;

п — частота вращения двигателя, зависящая от нагрузки.

Частота вращения магнитного поля определяется следующей формулой:

(1.18)

где f— частота тока питающей сети;

р — число пар полюсов асинхронного двигателя.

Так как в России электрические станции генерируют переменный ток с частотой f= 50 периодов в секунду, то синхронные частоты вращения двигателей в зависимости от числа пар полюсов имеют следующие значения:

Скольжение S, благодаря которому индуктируется электродвижущая сила Е2 и возникает ток I2 в замкнутом роторе, изменяется в двигательном режиме в пределах от единицы (когда ротор стоит в первый момент пуска или заторможен) до нуля, когда ротор вращается синхронно с магнитным полем (идеальный случай двигателя без потерь). Практически даже при холостом ходе частота вращения ротора п хоть немного (в пределах 1%), но меньше синхронной.

С нагрузкой скольжение возрастает до тех пор, пока в роторе не появится ток, соответствующий устойчивой работе при этой нагрузке.

Вращающий момент асинхронного двигателя Mдв представляет собой довольно сложную зависимость от различных величин, но в общей форме, как известно из электротехники,

, (1.19)

где k — величина постоянная;

I2 — ток в роторе;

Ф — результирующий вращающийся магнитный поток;

ψ2 — угол сдвига по фазе между током I2 и электродвижущей силой E2, наведенной в роторе.

В свою очередь,

(1.20) (1.21)

где Е и s — ЭДС в роторе и скольжение;

r2 — омическое сопротивление обмоток (или стержней) ротора;

x2 — индуктивное сопротивление обмоток заторможенного ротора, x2=2πfL (f— частота переменного тока, L — индуктивность обмоток ротора).

В обычных короткозамкнутых двигателях r2 не зависит от скольжения s, а индуктивное сопротивление прямо пропорционально скольжению s.

Подставив выражения (1.20) и (1.21) в формулу (1.19), получим

(1.22)

Так как Е2 = сопst и Ф = сопst, то

(1.23)

15 Методика построения механической характеристики асинхронного в двигательном режим

16. Основные показатели регулирования угловой скорости электропривода.

Регулирование скорости движения исполнительных органов тре­буется во многих рабочих машинах и механизмах. С помощью ЭП обеспечиваются регулирование и стабилизация ско­рости движения их ИО, а также изменение скорости ИО в соотве­тствии с произвольно изменяющимся задающим сигналом (слеже­ние) или по заранее заданной программе (программное движение). Рассмотрим, каким образом с помощью ЭП можно обеспечивать регулирование скорости ИО рабочих машин.

Для реализации механического рег. используются коробки передач (при ступенчатом регулировании), вариаторы и электромагнитные муфты (для плавного регулирования).

Электрический способ нашел широкое применение в современных ЭП вследствие его больших регулировочных возможностей, простоты, удобства использования в общей схеме автоматизации технологических процессов и экономичности.

1. Диапазон регулирования скорости, определяемый отношением максимальной скорости к минимальной, т.е. D=w_max/w_min.

2. Стабильность регулирования угловой скорости, характеризуемая изменением скорости при возможных колебаниях момента нагрузки на валу двигателя и определяемая жесткостью его механических характеристик. Чем она больше, тем стабильнее скорость при изменениях момента нагруз­ки, и наоборот.

3. Плавность регулирования скорости, определяемая перепадом ско­рости при переходе с одной искусственной характеристики на дру­гую. Чем больше в заданном диапа­зоне регулирования скорости может быть получено искусственных харак­теристик, тем плавнее будет проис­ходить регулирование скорости. -коэф.плавности

4. Направление регулирования скорос­ти. В зависимости от способа воздей­ствия на двигатель и вида получаемых искусственных характеристик его ско­рость может увеличиваться или уменьшаться по сравнению с работой на естественной характеристике при данном моменте нагрузки. В первом случае говорят о регулировании скорости вверх от основной характеристики, во втором - вниз.

5. Допустимая нагрузка двигателя. Электрический двигатель рассчитывается и проектируется таким образом, чтобы, работая на естественной характеристике с номинальными скоростью, током, моментом и мощностью, он не нагревался выше определенной температуры, на которую рассчитана его изоляция. В этом случае срок его службы является нормативным и составляет обычно 15...20 лет.

При регулировании скорости двигатель работает уже на искусственных характеристиках, т.е. при отличных от паспортных условий. Поэтому для сохранения его нормативного нагрева и тем самым расчетного срока службы нагрузка двигателя (при расчетных условиях его охлаждения) может быть только такой, при которой в нем протекает ток не выше номинального. Именно такая нагрузка и называется допустимой.

6. Экономичность регулирования скорости. Получение одних и тех же показателей (диапазона, стабильности, плавности и т.д.) можно обеспечить с помощью различных ЭП и способов регулирования их скорости. Для выбора наиболее рационального вида регулируемого ЭП используются различные технико-экономические показатели - капитальные затраты на его реализацию, эксплуатационные расходы, срок окупаемости, надежность, удобство и простота в эксплуатации, серийность и унификация средств управления и др.

Оценка или сопоставление экономических показателей проводится при выборе возможных способов регулирования скорости данного ЭП (или различных ЭП). В результате анализа всех возможных вариантов выявляется экономически обоснованное решение.