- •Лекция
- •Расположение выводов обмотки статора
- •ТЕМА
- •1.Назначение, область применения
- •2.Преимущества и недостатки АД
- •3.Устройство АД
- •Магнитопроводы статора и ротора
- •Обмотки статора
- •Обмотки ротора
- •4.Схемы включения трехфазных АД
- •5.Принцип действия АД
- •Частота вращения поля статора
- •Частота вращения ротора, скольжение
- •6.ЭДС обмоток
- •Лекция
- •7.Уравнения напряжений АД
- •8.Уравнения МДС и токов АД
- •9.Приведение параметров обмотки
- •10.Схема замещения
- •11.Энергетические характеристики
- •Тогда электрические потери в роторе по –иному
- •Коэффициент полезного действия (КПД)
- •13.Механическая характеристика
- •Критическое скольжение и максимальный момент
- •Статическая устойчивость АД
- •Упрощенное выражение для M(s)
- •Лекция
- •15.Регулирование частоты вращения АЭП
- •1.Частотное регулирование
- •2.Регулирование изменением числа p
- •• 2.Регулирование путем включения в цепь обмотки
- ••Требуемое Rд для уменьшения частоты вращения с n2 (скольжение по естественной характеристике s
- •16.Ускоренное торможение АЭП
- •1.Торможение противовключением
- •2.Динамическое торможение
- •17.Работа АД от однофазной сети
- •Трехфазные АД при работе от однофазной сети
- •18.Пуск АД с к.з. ротором
- •Пуск при пониженном напряжении
- •Использование АД с улучшенными пусковыми характеристиками
- •Рабочие характеристики
- •Характеристика cos (P2)
- •Векторная диаграмма
- •Московский государственный университет печати Кафедра электротехники и электроники
- •Pэ2 Pэм Pмех M 1
5.Принцип действия АД
1.Обмотку статора подключают к трехфазной сети, под действием
напряжений uА, uВ. uС фаз по трем фазам статора протекает трехфазная система токов,
•Трехфазная система токов
ia I msin 1t
ib I msin( 1t 120 )
iс Imsin( 1t 240 )
ω1 – угловая частота, рад/с; ω1=2 f1 |
f1 – частота |
питания, Гц |
|
2.Трехфазная система токов протекает по трем |
|
фазам, которые в сдвинуты в пространстве друг |
|
относительно друга на 120, и создает |
|
вращающееся магнитное поле (полюса N1-S1) |
|
Никаноров В.Б.
• |
с индукцией |
B B |
m |
sin( t p ) |
|
|
|||||
m 2 |
1 |
||||
|
|||||
|
|
||||
m – число фаз; p – число пар полюсов; α – пространственный угол |
вдоль расточки статора. |
При В =const - поле круговое – годограф индукции круг. Минимум |
потерь!!! В силовых АД. |
Три условия получения кругового поля: |
Равенство МДС фаз (IфWф=const);Временной сдвиг токов по фазе - 120˚(90˚);
Пространственный сдвиг осей фазных обмоток - 120˚(90˚).
3.Вращающееся поле сцепляется с обмотками статора и ротора и
наводит в них ЭДС.
4.В обмотке ротора протекают токи.
5.Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе
электромагнитные силы Fэм (направление по правилу «левой руки»). Совокупность Fэм создает электромагнитный момент М, приводящий ротор во вращение по направлению вращения поля
статора. |
Никаноров В.Б. |
12 |
Частота вращения поля статора
•Синхронная частота вращения кругового поля статора:
•B=const при ω1t-pα=const. Дифференцируя. получим
d 1 2 f1
1 dt p p
n1 60 1 60 f1 2 p
Синхронная частота вращения зависит |
только от числа пар полюсов и частоты |
питания АД. |
- синхронная частота вращения в об/мин |
Для АД общепромышленного применения при f1=50Гц |
Для изменения направления вращения (реверс) достаточно |
|
изменить порядок подключения двух фаз, например А-В-С изменить |
|
на В-А-С. |
|
Никаноров В.Б. |
13 |
Частота вращения ротора, скольжение
•Под действием М ротор вращается в направлении поля статора с частотой Ω2(n2).
•Ротор «скользит» относительно поля статора с частотой скольжения Ωs=Ω1- Ω2 (ns=n1-n2 ).
•Поэтому в обмотке ротора наводится ЭДС Е2 с частотой f2=pns/60.
•Скольжение
n n |
|
|
2 |
|
||
s 1 |
2 |
1 |
|
|
|
|
n |
|
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
•При пуске Ω2=0, s=1; |
|
|
|
|
|
|
В номинальном режиме Ω2н=Ω1(1-sн), sн=(2…5)% |
|
|||||
Идеальный холостой ход Ω2 = Ω1, s=0 (ЭДС =0 и момент равен 0) |
|
|||||
АД не может самостоятельно работать в режиме хх 2 ≠ 1 |
||||||
Частота вращения поля ротора: |
|
|
||||
В двигательном режиме |
0<s≤1 |
|
||||
•Относительно ротора ΩS=2 f2/p; |
|
|||||
• |
|
|
|
|
|
|
Сам ротор вращается с Ω2; |
|
|
|
|
||
•Поле ротора в пространстве вращается с частотой Ω2+ΩS = Ω1 |
|
|||||
• |
|
|
|
|
Никаноров В.Б. |
14 |
Поля статора и ротора вращаются с одинаковой скоростью |
|
|||||
6.ЭДС обмоток
•На основании закона электромагнитной индукции вращающееся поле статора, наводит в обмотках статора и ротора ЭДС.
•В неподвижной обмотке статора поле наводит ЭДС с частотой питания f1
E1 4,44 f1 mw1kоб1 |
|
|||||||
•В обмотке ротора частота ЭДС и токов: |
||||||||
f |
|
|
p |
|
s p |
2 f s p |
sf |
|
2 |
s |
|
1 |
|
|
1 |
||
|
2 |
2 |
|
p 2 |
1 |
|||
Действующее значение ЭДС ротора |
||||||||
E2s 4,44 f2 mw2kоб2 4,44 f1 mw2kоб2 s E2 s
где ЭДС ротора при пуске (s=1) |
E2 4,44 f1 mw2kоб2 |
Никаноров В.Б. |
15 |
Лекция
№3
Никаноров В.Б. |
16 |
7.Уравнения напряжений АД
•Для фазы обмотки статора
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U1 |
E1 |
I1R1 |
jI1X1 |
|
U1 |
E1 |
|
|
|
|
- R1 и X1 – активное и индуктивное сопротивления рассеяния. |
•Ток в обмотке ротора появляется за счет ЭДС Е2 |
E2s jI2 X2s I2R2 jI2 X2s I2R2
- где R2; Х2 – активное и индуктивное сопротивление рассеяния |
X2s 2 f2L2 2 f1L2s X2s |
Разделив на s, получаем уравнение напряжений для обмотки |
|
||||||
ротора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
|
|
2 |
|
s |
|
|
|||
E2 |
jI2X2 |
I |
Никаноров В.Б. |
17 |
|||
8.Уравнения МДС и токов АД
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Магнитный поток |
|
|
U1 |
const |
|
т.к. напряжение U1=const |
|||
|
|
|
||||||||
4,44 f1w1kоб1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
F0 I0 w1 kоб1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||||
|
Поэтому МДС от хх тока статора I0 |
|
|
|||||||
и суммарная МДС при нагрузке от токов статора и ротора F=I1W1koб1+I2W2koб2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равны |
|
|
|
|
|
|
т.к. создают один и тот же поток |
||||||||||||||
|
F F |
F |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
0 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w |
k |
об2 |
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
Уравнение токов |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
' |
|
I |
I |
|
( I |
|
) |
|
|||
|
|
|
|
I0 I1 |
I2 |
w k |
|
I1 |
I2 |
|
1 |
0 |
|
2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
об1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Ток статора – две составляющие: намагничивающая I0 const – создающую Ф и I2’ – компенсирующая размагничивающее действие ротора.
Никаноров В.Б. |
18 |
9.Приведение параметров обмотки
ротора
для упрощения схемы замещения и расчета параметров АД.
• Параметры ротора пересчитывают через коэффициент
трансформации |
|
|
|
|
k |
w1koб1 |
|
||
|
|
|||
|
w2koб2 |
|
|
|
Приведенные ток, ЭДС и сопротивления ротора |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
' |
2 |
X' X k2 |
||||||
I |
|
I |
|
|
|
|
|
k |
|
R2 R2 k |
|
|
2 2 |
||
|
2 |
|
2 |
|
k |
|
E2 |
E2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Уравнение токов и напряжений ротора в приведенной форме
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
|
|
' |
|
' ' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
I1 |
I0 |
( I2) |
|
|
|
|
' R2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Преобразуем |
|
|
E2 |
jI2 X 2 |
I2 |
|
|
s |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' |
|
' |
|
' 1 s |
|
|
|
|
|
' |
|
' |
' |
|
|
' |
' |
|
' |
' (1 s) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R2 |
|
R2 |
s |
|||||
|
|
R2 / s R2 R2 s |
|
|
|
|
E2 |
jI2X2 |
I2 |
I2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
10.Схема замещения |
|
|
соответствует уравнениям U и I |
|
|
Совокупность трех ветвей: |
|
|
Первичной R1, Х1; |
|
|
намагничивающей R0 ,Х0; |
|
|
вторичной – R2’;Х2’ |
и |
|
сопротивление нагрузки R' |
R' (1 s) / s |
|
д |
2 |
|
R0 и X0 определяются потерями в магнитопроводе и Ф. |
||
• |
|
|
Изменением Rd могут быть воспроизведены все |
|
|
режимы работы АД: |
|
|
• |
|
|
Хх при s→0 Rd’→ ; |
|
|
• |
|
|
рабочий режим при sн; |
|
|
• |
|
|
Кз при s→1 (пуск) Rd’=0. |
|
|
Тох хх существенно меньше |
|
|
номинального, поэтому ветвь |
|
|
намагничивания может быть исключена |
|
|
В упрощенной схеме: Rk=R1+R2’; |
20 |
|
Никаноров В.Б. |
||
Xk=X1+X2’ – сопротивления к.з. |
|
|
