Практическая работа № 11 асинхронный двигатель
Цель работы: изучить характеристики и особенности расчета асинхронных двигателей
Подготовка к работе: Асинхронные двигатели получили широкое применение в качестве электропривода различных механизмов. В настоящее время только в России ежегодно производится около десятков миллионов штук ( 80% всех двигателей) асинхронных двигателей от нескольких ватт до нескольких сот киловатт.
Мощность электрических потерь в роторе асинхронного двигателя пропорциональна скольжению. Полезная мощность на валу двигателя Р2 меньше механической на величину мощности механических потерь.
КПД равен отношению η = Р2 ∕ Р1 , (1)
где Р1 – мощность потребляемая из сети. Номинальный КПД современных асинхронных двигателей составляет 0,75 – 0,95.
Вращающий электромагнитный момент двигателя в соответствии с законом электромагнитных сил равен
М = см Ф I2s cos ψ2s (2)
где ψ2s - фазовый сдвиг тока I2 относительно потока Ф.
Механическая характеристика М(s) асинхронного двигателя, построенная с учетом зависимости I2s(s) и cos ψ2s(s), представлена на рис.1.
Рис.1.
У асинхронных двигателей обычно Мmax ∕ Мпуск = (0,06-1,5), Мmax ∕ Мн = (1,5-2).
При пуске асинхронного двигателя cos φ очень мал и пусковой ток в обмотке статора может возрастать в 5-7 раз по сравнению с номинальным током Iя, а при частых пусках наблюдается сильный перегрев и выход из строя двигателя.
Ограничение пускового тока и регулирование пускового момента осуществляется двумя способами: изменением частоты питающего напряжения и увеличением активного сопротивления цепи обмотки ротора в период пуска двигателя.
Семейство механических характеристик асинхронного двигателя при частотном регулировании и приводимого во вращение механизма n(МТ) представлены на
Рис.2.
Ограничение пускового тока в двигателях с короткозамкнутым ротором осуществляется с помощью глубокопазной обмотки или обмотки в виде двойной «беличьей клетки».
Регулирование частоты вращения ротора асинхронного двигателя при заданном противодействующем моменте, как это следует из выражения
n2 = n1 (1- S) = (1- S) ω1 ∕ p = (1-S) 2π f1 ∕ p (3)
может быть осуществлено тремя способами: изменением частоты питающего напряжения f1, переключением числа пар полюсов p и изменением скольжения S.
Первый способ регулирования частоты вращения является наиболее перспективным, т.к. он обеспечивает глубокое, плавное и экономичное регулирование частоты вращения. Однако для его выполнения требуется специальный источник питания, обеспечивающий U ∕ f = const . В качестве такого источника используют синхронные генераторы с приводом от двигателя постоянного тока. В последнее время для частотного регулирования разработаны статические источники питания на транзисторах и тиристорах.
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов осуществляется лишь ступенями.
Регулирование частоты вращения изменением скольжения достигается включением регулировочного резистора в цепь ротора. Недостатком этого способа является увеличение электрических потерь в цепи ротора, которые пропорциональны скольжению. Однако этот способ позволяет осуществить плавную регулировку, поэтому он получил наибольшее распространение.
Ход работы:
Трехфазный асинхронный двигатель серии 4А работает от сети 380В с частотой 50Гц
Заполнить таблицу 2, используя данные из таблицы 1.
Таблица 1
-
вар
Тип
P2
n2
cosφ
Iпуск
Iном
Mпуск
Mном
Mmax
Mном
ηном
№
двигателя
кВт
об ∕ мин
1
4A112M2CУЗ
7,5
2900
0,88
7,5
2,0
2,2
0,870
2
4A132M2CУ3
11,0
2900
0,90
7,5
1,6
2,2
0,880
3
4A90L4У3
2,2
1400
0,83
6,0
2,0
2,2
0,800
4
4А112M4CУ1
5,5
1450
0,85
7,0
2,0
2,2
0,850
5
4AP160M4У3
18,5
1465
0,87
7,5
2,0
2,2
0,885
6
4A250S4У3
75,0
1480
0,90
7,5
1,2
2,2
0,930
7
4A100L6У3
2,2
950
0,73
5,5
2,0
2,0
0,810
8
4AP180M6У3
18,5
970
0,80
6,5
2,0
2,2
0,870
9
4AP160S8У3
7,5
730
0,75
6,5
1,8
2,2
0,860
10
4AP160M6У3
15,0
975
0,83
7,0
2,2
2,2
0,875
Таблица 2
-
вар
n1
S
P1
f2
Iном
Iпуск
Mном
Mпус
Mmax
2p
∑p
№
об ∕ мин
кВт
Гц
А
А
Нм
Нм
Нм
кВт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Контрольные вопросы
1.Почему двигатель называется асинхронным?
2.В каком случае скольжение двигателя равно 0 или 1 и почему?
3.Начертить механическую характеристику асинхронного двигателя. Чему равна перегрузочная способность двигателя?
4.В связи, с чем ограничивают пусковой ток асинхронного двигателя?
5.Назовите два способа пуска двигателей.
6.Перечислите методы регулирования асинхронных двигателей. Какой из способов получил наибольшее распространение?