Главная Обратная связь

Дисциплины:






Критерієм стійкості роботи двигуна являється нерівність



dM/dn2<dMc/dn2. (1.1.51)

Стійкій роботі асинхронного двигуна відповідає участок механічної характеристики від n2=n1 до n2=nкр (від s=0 до s=sкр). Решта частина механічної характеристики відповідаєнестійкій роботі двигуна.

У звичайних аcинхронних двигунів малої і середньої потужності nкр=(0,85 0,9)n1 (sкр=0,15 0,1). Це значить, що зона стійкої роботи цих двигунів досить незначна.

Щоб розширити зону стійкої роботи, асинхронні двигуни виконують з підвищеним активним опором ротора. Це приводить до зміщення максимума кривої момента М=f(n2) в бік менших частот обертання (nкр - зменшується, sкр - зростає), а тому, сприяє збільшенню зони стійкої роботи двигунів.

 

 

Продиференціювавши вираз моменту (1.1.45) по ковзанню і прирівнявши похідну нулю, знайдемо відповідне максимальному моменту ковзання - критичне ковзання:

(1.1.45)

 

, (1.1.46)

або, нехтуючи r1, яке, як правило, невелике

sкр=c1r2/(x1+c1x2). (1.1.47)

Підставивши sкр з (1.1.46) в (1.1.45), знайдемо вираз максимального обертового моменту асинхронного двигуна

. (1.1.48)

З аналізу виразів (1.1.47) і (1.1.48)випливає, що величина максимального момента асинхронного двигуна Мmax не залежить від активного опору ротора r2. В той же час величина критичного ковзання sкр, при якому момент досягає максимальної величини, прямо пропорційна активному опору r2, тобтоsкрr2.

Це значить, що з підвищенням r2 механічна характеристика двигуна зміщується в бік великих ковзань (рис.1.1.23). При цьому з зміною r2 до визначеної величини (c1r2≈x1+c1x2) буде збільшуватися початковий пусковий момент МпускпускIпускIIпускIII),тобто момент при s=1 (n2=0).

Вираз початкового пускового моменту можна отримати з (1.1.45) шляхом підстановки в нього s=1:

. (1.1.49)

Початковий пусковий мо-мент Мпуск характеризує пускові властивості асинхронного дви-гуна. Чим більший пусковий момент і менший пусковий струм, тим кращі пускові властивості двигуна.

 

 

На рис. 1.1.25 представлені робочі характеристики асинхронного двигуна.

Характеристика двигуна n2=f(Р2) являє собою криву, слабо нахилену до вісі абсцис. Пояснюється це тим, що навіть при номінальному навантаженні, як правило, не перевищує 1 8%. Робота двигуна при невеликому ковзанні досить економічна, так як електричні втрати в роторі пропорційні ковзанню [див. (1.1.40)].

Корисна потужність двигуна

, (1.1.52)

де - кутова швидкість ротора; М2 - корисний момент на валу двигуна, Н·м.

Залежність М2=f(P2) криволінійна, так як з ростом навантаження Р2 частота обертання n2 дещо зменшується.



 

 

Головний (робочий) потік ачинхронного двигуна, обертаючись в просторі, перетинає обмотку статора з частотою n1 і обмотку ротора з частотою nS=n1-n2 і наводить в них ЕРС

E1=4,44f1w1kw1Ф; (1.1.9)

E2S=4,44f2w2kw2Ф, (1.1.10)

де w1kw1 і w2kw2 - добутки кількості витків на обмоточні коефіцієнти відповідно обмоток статора і ротора.

 

 

Рівняння МРС асинхронної машини згідно (1.1.8) може бути записане у вигляді

(1.1.26)

або, якщо виразити МРС через струми , число полюсів р, числа витків w1 i w2, обмоточні коефіцієнти kw1 i kw2, а також і числа фаз m1 i m2 :

Розділивши обидві частини рівності на , отримаєморівняння струмів асинхронного двигуна

(1.1.27)

де - струм ротора, приведений до кількості витків і фаз обмотки статора.

Коефіцієнт приведення струму ki відрізняється від коефіцієнта трансформації тільки наявністю чисел фаз статора m1, ротора m2 і обмоточних коефіцієнтів kw1 i kw2.

 

Обмотки статорів машин змінного струму виготовляють розподіленими. Розподілена обмотка складається з секцій, які можуть бути одновитковими або, як правило, багатовитковими. Секції виготовляють з ізольованого мідного або алюмінієвого провода круглого або прямокутного перерізу.

Відстань між активними сторонами кожної секції називаєтьсякроком обмотки у. Якщо крок рівний полюсному поділу (у=t), то він називаєтьсяповним абодіаметральним. Крок може бути іприскореним, тоді від менший полюсного поділу (у<t). Частіше використовують обмотки з прискореним кроком, так як прискорення кроку покращує форму кривої МРС, наближаючи її до синусоїди, і дає деяку економію міді за рахунок скорочення лобових частин.

Обмотки статора бувають двох- і одношаровими. Двошарову обмотку виконують аналогічно обмотці якоря машини посіійного струму, тобто активні сторони секції розташовують в пазах статора в два шари. В одношарових обмотках секції розташовують в пазах статора в один шар.

Обмотки статора можуть бути одно-, двох- і трифазними. Трифазна обмотка складається з трьох однофазних обмоток, здвинутих в просторі по окружності статора відносно один від одного на 120 ел. град, тобто на 1/3 подвійного полюсного поділу.

В асинхронних двигунах немає явно виражених полюсів. Але обмотки статора можуть бути двох-, чотирьох- і багатополюсними. Це залежить від магнітного поля, що утворюється при протіканні струму по обмотці статора. Останнє визначається довжиною кроку обмотки і схемою його з'єднання. Для пояснення розглянемо рис.1.1.7,на якому зображені два статори з однофазними обмотками: обмотка першого статора створює двохполюсне поле (2р=2); обмотка другого статора - чотирьохполюсне поле (2р=4).

Рис.1.2.1.До поняття про електричні градуси.


Якщо на статорі розташована двохполюсна обмотка (рис. 1.1.7, а), то 1 неом. град відповідає 1 ел. град (одна полюсна поділка t відповідає 180 ел. град). Якщо ж на статорі розташована чотирьохполюсна обмотка (рис.1.1.7, б), то 1 геом. град відповідає 2 ел. град, так як полюсний поділ t (180 ел. град) займає чверть кола, тобто 90 геом. град. В загальному випадку 1 геом. град відповідає р ел. град (р - число пар полюсів).

На рис.1.1.7. зображені тільки ті пази статора, які зайняті однією фазою обмотки статора. В трифазній машині три фази і кожна з них займає однакове число пазів статора. На кожному полюсному поділу розташовуються пази з провідниками всіх трьох фаз. Число пазів полюсного поділу, зайнятого провідниками однієї фази, як правило, позначається через q і називаєтьсячислом пазів на полюс і фазу.

q=Z/(2pm1), (1.1.1)

де Z - число пазів статора; 2р - число полюсів; m1 - число фаз.

У більшості машин число пазів на полюс і фазу більше одиниці: q>1.

 

 

Струм, проходячи по котушці, створює пульсуюче магнітне поле, вісь якого співпадає з віссю котушки, а напрямок і величина визначаються напрямком і величиною струму. Будем вважати, що магнітне коло машини ненасичене і величина магнітної індукції в повітряному проміжку Во пропорційна струмові. Приймемо за позитивний напрямок поля (при позитивному струмі) напрямок від котушки до центру машини, причому поля фаз будемо зображати векторами , а результуюче поле вектором .

В момент часу t0 струм в фазі А відсутній, тому поле обмоткою А не створюється. В цей же час фази В і С створюють відповідно поля і . Результуюче (сумарне) поле в момент часу t0 зображається вектором .

Через 1/3 періода струм в фазі В відсутній і в момент часу t1 трифазна обмотка створює магнітне поле, вектор якого виявиться повернутим на 120° відносно свого положення в момент часу t°.

 

Частота обертання поля в просторі залежить від частоти струму і числа полюсів. В даному випадку (2р=2) за один період зміни струму поле робить повний оберт. При частоті змінного струму f1 частота обертання поля n1=f1 або n1=60f1.

Розглядаюче обертове магнітне поле еквівалентне полю двох полюсів магніта, що обертається в просторі з частотою ni.

Як уже говорилось, при визначеній схемі з'єднання провідників обмотки статора, струми, які протікають по цій обмотці, можуть створювати обертове магнітне поле, еквівалентне полю чотирьох, шести і т.д. полюсів магнітів, що обертаються в просторі. В зв'язку з цим асинхронний двигун буде називатисячотирьохполюсним (2р=4; р=2),шестиполюсним і т.д.

За один період змінного струму магнітне поле повертається в просторі на кут, що відповідає двом полюсним поділам - 2t, тобто одній парі полюсів. Таким чином, чим більше полюсів у поля обмотки статора, тим менший просторовий кут поворота магнітного поля за один період змінного струму, а тому, тим менша синхронна частота обертання поля статора, об/хв:

(1.1.2)

При промисловій частоті 50 Гц максимальна синхронна частота обертання, яку може мати поле асинхронного двигуна (при 2р=2), рівна 3000 об/хв.

При великому числі полюсів синхронна частота відповідно менша:

2р................................................................ 2 4 6 8 10 12

n1, об/хв............................…….................3000 1500 1000 750 600 500

При необхідності отримати частоту обертання більше 3000 об/хв можна вико­ристати або двигун постійного струму або асинхронний двигун, який працює від мережі змінного струму підвищеної частоти: 400, 500, 1000 Гц і більше.

Нище приведені значення найбільших синхронних частот обертання (при 2р=2), що відповідають різним частотам змінного струму:

f1,Гц................... 50 100 200 400 500 1000 2000

n1,об/хв............3000 6000 12000 24000 30000 60000 120000

 

 

26. Тахогенератор - це машина постійного струму з незалежним збудженням або збудженням постійними магнітами, що працює в генераторному режимі.

Рис.1.4.3. Принципові схеми ввімкнення тахогенераторів постійного струму

На рис. 1.4.3. зображені принципові схеми тахогенераторів постійного струму з електромагнітним збудженням (а) та збудженням постійними магнітами (б). У випадку електромагнітного збудження обмотку збудження ОЗ вмикають до джерела постійного струму (рис.1.4.3,а). Тахогенератор збуджується і якщо його якір привести в обертання з частотою n, то на виході генератора з’явиться постійна напруга Uвих. Рівняння вихідної характеристики тахогенератора має вигляд :

 

(1.4.5)

 

де ra - опір обмотки якоря , Ом ;

Rn - внутрішній опір пристрою, ввімкненого до тахогенератора, Ом.

 

Використовуються досить широко, так як при малих габаритах мають значну за величиною потужність на виході.

 

27.

Точність роботи тахогенераторів значно впливає вірна установка щіток на геометричній нейтралі. При зміщені щіток з геометричної нейтралі в тахогенераторі з’являється несиметрія вихідної характеристики. Помилка через несиметрію в тахогенераторах постійного струму складає DUсим = 1 ¸ 3 %.

Джерелом похибки є також непостійність магнітного потоку обмотки збудження Фз. При електромагнітному збудженні тахогенератора причиною цього може бути коливання напруги Uз, що підводиться до обмотки збудження, нагрів цієї обмотки. В обох випадках змінюється струм збудження Iз, що веде до зміни потоку Фз. Для зменшення можливих коливань потоку Фз магнітну систему тахогенератора виконують з сильним магнітним насиченням, тобто робочу точку 1 на кривій намагнічування приймають за “коліном” насичення магнітної системи. З побудов рис.1.4.5, а видно, що зміна струму збудження Iз на DIз1 в зоні точки 1 викликає зміну потоку збудження на DФз1 , значення змін тут набагато менше, ніж в зоні точки 2, що лежить на прямолінійній ділянці кривої намагнічування, яка розміщена до “коліна” насичення (DФз1 << Фз2). Сильне магнітне насичення магнітного кола тахогенератора не завжди доцільне, тому що збільшується об’єм обмотки збудження, а відповідно і габаритні розміри тахогенератора. В тахогенераторах з насиченою магнітною системою для обмеження коливань потоку збудження Фз послідовно в коло обмотки збудження вмикають терморезистор, що компенсує зміну опору обмотки при коливаннях температури, або використовують магнітні шунти МШ (рис.1.4.5, б) , виготовлені із сплаву, що змінює свій магнітний опір при зміні температури нагріву. Наприклад, при нагріві обмотки збудження її опір збільшується, струм Iз і потік Фз зменшується. Але при цьому магнітний опір шунтів збільшується, що зменшує потік Фщ через шунти і збільшує Фз через полюс та якір на величину, що компенсує його зменшення від зміни струму збудження. При зниженні температури процеси йдуть в зворотньому напрямку. В результаті відбуваються лише незначні коливання потоку збудження .

Рис.1.4.5. Крива намагнічування тахогенератора постійного струму (а) і

магнітопровід з магнітними шунтами (б)

 

Всі причини, що викликають відхилення вихідної характеристики тахо-генератора від прямолінійної, ведуть до амплітудної похибки. Тахогенератори постійного струму мають амплітудну похибку від 0,5 до 3%. В тахогенераторах постійного струму можлива пульсація вихідної напруги,обумовлена рядом причин: зубчатою поверхнею осердя якоря; нерівномірністю повітряного проміжку або неоднаковою магнітною провідністю осердя якоря по різним радіальним напрямкам; вібрацією щіток та замиканням секцій обмотки якоря в процесі комутації; невеликою кількістю секцій в обмотці якоря через малі габаритні розміри машини. Пульсації напруг можуть вносити завади в роботу автоматичних пристроїв, елементом яких являються тахогенератори. Пульсації напруг можна послабити за рахунок більш якісної технології виготовлення тахогенератора з застосуванням “веерной” збірки листів осердя якоря (листи вкладають в пакет з здвигом на одну зубцеву поділку), а також підключенням згладжувального фільтра на вихід тахогенератора . Однак повністю позбутися завад не вдається. Амплітуди пульсацій вихідної напруги тахогенераторів постійного струму складають 0,1 - 3 % від середнього значення вихідної напруги.

 

Таким чином, будь-який різновид тахогенератора має свої переваги та недоліки. Тому при виборі тахогенератора необхідно виходити з конкретних умов його роботи і вимог, які пред’являються до тахогенератора з боку автоматичного пристрою, для якого він призначається .

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...