2020-01-14
102
После изучения настоящего раздела студент должен:
1) знать содержание терминов: скольжение, синхронная скорость, круговое вращающееся магнитное поле, короткозамкнутый ротор, контактные кольца, поток полюса, глубокопазный ротор, двойная «беличья клетка»; способы изменения направления вращения магнитного поля; устройство и области применения двух типов трехфазных асинхронных двигателей; условные обозначения трехфазных асинхронных двигателей на схемах; вид механических характеристик; способы регулирования скорости вращения двигателя;
2)понимать принцип возбуждения многополюсного вращающегося магнитного поля; принцип действия трехфазной асинхронной машины в режимах двигателя, генератора и электромагнитного тормоза; факторы, влияющие на частоту вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя; возможность замены трехфазного асинхронного двигателя с вращающимся ротором эквивалентным асинхронным двигателем с неподвижным ротором; аналогию физических явлений в трехфазном асинхронном двигателе с неподвижным ротором и в трансформаторе с резистивной нагрузкой; энергетические преобразования в трехфазном асинхронном двигателе;
|
|
|
3) уметь осуществлять пуск асинхронного двигателя; оценивать величины номинального, пускового и максимального моментов, пускового тока и номинального скольжения по данным каталога.
Приступая к изучению этой темы, необходимо понять условия возбуждения вращающегося магнитного поля.
Изучение асинхронного двигателя надо начинать с его устройства и принципа работы. Необходимо обратить особое внимание на электромагнитные процессы, возникающие в двигателе, как при его пуске, так и в процессе работы. Векторная диаграмма и эквивалентная схема асинхронного двигателя облегчают изучение его работы и используются при выводе основных уравнений. Эксплутационные параметры асинхронного двигателя наглядно демонстрируются при помощи механических и рабочих характеристик.
Механические характеристики 
и 
могут быть построены по расчетной формуле вращающего момента:
, (10)
где М - вращающий момент двигателя в 
; 
, 
, 
и 
- сопротивления статорной и роторной обмоток; 
- число фаз статора; 
- число пар полюсов; 
- фазное напряжение статорной обмотки; 
- скольжение.
По зависимости 
легко построить характеристику . Механические характеристики могут быть построены и по данным каталога. Известно, что
, (11)
где 
- критический (максимальный) вращающийся момент двигателя; 
- скольжение, при котором двигатель развивает критический момент.
|
|
|
Зная отношение критического момента к номинальному 
и определив номинальный момент как 
, где 
- номинальная мощность двигателя; 
- номинальная скорость вращения ротора, легко получить выражение для .
Рассматривая уравнение (11) для номинального режима и учитывая, что 
, получим
. (12)
Решая уравнение (12) относительно критического скольжения, получаем
.
Зная 
и 
и задаваясь значениями 
в пределах от 0 до 1, легко построить механическую характеристику 
, данные, для построения которой получают из уравнения (11).
Характеристика 
получается из характеристики 
, учитывая при этом, что
(13)
где 
об/мин-скорость вращения магнитного поля.
Механические характеристики асинхронного двигателя, изображенные на рис. 16, а и 16, б, показывают свойства двигателя в системе электропривода; пусковые свойства, перегрузочную способность, устойчивость работы.
Рис. 16
Для более полного выявления свойств двигателя служат рабочие характеристики, которые показывают зависимость скорости вращения ротора 
, вращающего момента М, к.п.д. 
, тока статора и коэффициента мощности 
от мощности на валу двигателя 
. Эти характеристики могут быть рассчитаны по данным каталога или получены в процессе испытания двигателя в лабораторных условиях.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя изображены на рис.17.
Рассмотрим примеры решения задач по асинхронным двигателям.
Задача. Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором 
кВт, номинальное напряжение 
В, номинальное число оборотов ротора 
об/мин, номинальный к.п.д. 
и номинальный коэффициент мощности 
. Кратность пускового тока 
, а перегрузочная способность двигателя 
. Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный и максимальный (критический) вращающие моменты; 3) пусковой ток; 4) номинальное и критическое скольжения. Построить механические характеристики и 
Рис. 17
Решение. Потребляемая мощность
кВт.
Номинальный и максимальный моменты:
.
.
Номинальный и пусковой токи:
А;
А.
Номинальное и критическое скольжения:
;
.
Механические характеристики строятся по уравнению (11):
.
Таблица 2
| № п/п | s | n, об/мин | M, 
|
| 1 | 0,053 | 1420 | 67,3 |
| 2 | 0,4 | 1350 | 104,3 |
| 3 | 0,175 | 1238 | 121 |
| 4 | 0,2 | 1200 | 120,5 |
| 5 | 0,3 | 1050 | 105,3 |
| 6 | 0,4 | 900 | 88,8 |
| 7 | 0,5 | 750 | 75,5 |
| 8 | 0,6 | 600 | 65,2 |
| 9 | 0,7 | 450 | 57 |
| 10 | 0,8 | 300 | 50,5 |
| 11 | 0,9 | 150 | 45,5 |
| 12 | 1 | 0 | 41,2 |
Задаваясь скольжением s от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Скорость вращения ротора определяем из уравнения (13). Расчетные данные приведены в табл. 2.
Характеристики, построенные по данным табл. 2, изображены на
рис. 18, а, б.
Рис. 18
Литература
Основная:
Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2008. 542 с.
Дополнительная:
Клюшников О.И., Степанов А.В., Теоретические основы электротехники. В 2 ч. Ч. 1. Линейные электрические цепи постоянного тока. Учебное пособие для вузов.: Рос. гос. проф.- пед. ун-т.- Екатеринбург: Издательство РГППУ, 2006.- 72 с.
|
|
|
Клюшников О.И., Степанов А.В., Теоретические основы электротехники. В 2 ч. Ч. 2. Электрические цепи однофазного синусоидального тока. Учебное пособие для вузов.: Рос. гос. проф.- пед. ун-т.- Екатеринбург: Издательство РГППУ, 2007.- 96 с.
Прошин В.М., Лабораторно-практические работы по электротехнике. Учебное пособие: 2-е изд., Академия, 2007.- 188 с.
Методические указания
для выполнения контрольной работы
по дисциплине
«электротехника и электроника»
(ГОС - 2000)
Подписано в печать 02.09.12 г. Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов печать плоская. Усл. печ.л. 1,6 Уч изд. ФГБОУ ВПО «Уральская ГСХА» Тираж 100 экз. Заказ № 1. Издательство ФГБОУ ВПО «Уральская ГСХА» Екатеринбург
