Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

кратности начального момента. Величину максимального момента М определяют по перегрузочной способности — кратности максималь­ ного момента Як, которую берут из справочника. Для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором серий А и А2 кратность мак­ симального момента составляет

Ввиду отсутствия в справочниках данных о критическом скольже­

нии его определяют по известной величине номинального скольжения и кратности максимального момента:

Для асинхронных двигателей с нормальной беличьей клеткой, имею­ щих sK= 0,15 0,30, критическое скольжение определяют, используя

известную величину кратности начального (пускового) момента по формуле:

Рабочий участок механической характеристики (рис. 98) доя » 1 5s практически является прямой линией. В формуле (15-56) в указанных

пределах скольжения величина^ больше в 8—10 раз величины —.

Следовательно, — можно пренебречь, тогда выражение механической характеристики приобретает вид уравнения прямой:

характеристики в установившемся режимедвигатель практически не ра-

3 только Разгоняется при пуске и останавливается (опрокиды­ вается) при перегрузке, когда статический момент нагрузки превысит

максишльньш момент. Остановка двигателя с короткозамкнуТьш

ия Ртак жГ ™ЛтШ нодаеденного к статору номинального напряже­ ния, так же как и во время пуска, когда скольжение s = 1 соответ­

ствует режиму короткого замыкания. Режим короткого замыкания сопровождается увеличением токов в обмотках статора и ротора ко торые превышают номинальные в 5 - 7 раа. В таком режикТиботы двигатель может работать весьма непродолжительное время.

И с к у с с т в е н н ы е м е х а н и ч е с к и е х а р а к т е р и - с т и к и а с и н х р о н н о г о д в и г а т е л я понущкхг „рѴ на-

208

пряжении и частоте тока питающей сети отличных от номинальных, а также при введении добавочных сопротивлений в цепь ротора. Ча­ стота тока питающей сети является обычно одним из стабильных ее параметров, а при изменении напряжения сети характеристики дви­ гателя могут быть подсчитаны исходя из того, что развиваемый двига-

. Рис. 99. Механические характеристики асинхронного двигателя с фаз­ ным ротором в двигательном и тормозных режимах.

телем момент Пропорционален квадрату приложенного напряжения (критическое скольжение при этом не изменяется).

Включение добавочных сопротивлений в цепь ротора является

209

Максимальный момент при этом останется постоянным, так как он не зависит от добавочного сопротивления; изменится наклон рабочей части характеристики и ее вид. Каждому значению добавочного со­ противления соответствует своя искусственная характеристика, но все они пересекаются в одной точке s = 0, или п — п0 (рис.99). Можно выбрать такое добавочное сопротивление, при котором критическое скольжение будет равно sK= 1, тогда момент двигателя при пуске будет равен максимальному. Одновременно уменьшится пусковой ток:

15.10. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМАХ

Асинхронный двигатель может работать и в тормозных режимах: противовключения, электродинамического торможения и генераторном с отдачей энергии в сеть. Последний возможен в приводе рабочей машины с потенциальным статическим моментом, способным увеличить скорость вращения ротора выше синхронной (например, опускание груза).

Механические характеристики тормозных и двигательного режимов располагаются в системе координат s (или п) и М (рис. 98 и 99) анало­ гично рассмотренным выше характеристикам двигателей постоянного тока.

Г е н е р а т о р н о м у р е ж и м у с о т д а ч е й э н е р г и и в с е т ь соответствует отрицательное скольжение, положительная скорость вращения ротора, совпадающая с направлением вращения поля, и отрицательный момент

со>со0, s = —— “ < о , М < 0 .

со0

Генераторный режим с отдачей энергии в сеть возможен в приводах с многоскоростными асинхронными двигателями. При переключении обмотки статора двигателя на меньшую скорость, он перейдет в генера­ торный режим торможения.

Э л е к т р о д и н а м и ч е с к о е т о р м о ж е н и е достигается подачей постоянного тока в отключенную от сети обмотку статора двигателя. В проводниках обмотки вращающегося ротора магнитным полем постоянного тока наводится э. д. с., и в замкнутой обмотке ротора появляется ток, создающий свое магнитное поле, также непо­ движное относительно статора. Взаимодействие тока ротора с резуль­ тирующим магнитным полем создает тормозной момент. Механическая энергия, подводимая со стороны вала, превращается в электрическую, а последняя — в тепловую и расходуется на нагревание обмоток и сопротңвлений цепи ротора.

210

Электродинамическое торможение возможно также при самовоз­ буждении отключенного от сети двигателя с помощью конденсаторов, включенных параллельно обмоткам статора. В этом случае двигатель работает в режиме самовозбужденного асинхронного генератора. Однако такой способ возбуждения применяется значительно реже из-за меньшего эффекта торможения.

В р е ж и м е п р о т и в о в к л ю ч е н и я рабочая машина вращает ротор двигателя в сторону, обратную направлению вращения магнитного поля статора, при этом скольжение s > 1. Ток двигателя будет еще больше, чем пусковой (последний превышает номинальный в 5—7 раз), а тормозной момент будет меньше, чем пусковой, из-за большой частоты тока ротора. Поэтому режим противовключения для двигателей с короткозамкнутым ротором практически непри­ меним.

В приводах с двигателями, имеющими фазную обмотку ротора, режим противовключения широко применяется благодаря возмож­ ности включения в цепь ротора большого активного сопротивления, ограничивающего ток и увеличивающего момент двигателя. Добавочное сопротивление увеличивает наклон рабочей части механической харак­ теристики, на которой двигатель остается работать при переходе

врежим противовключения.

Вприводе машины с реактивным статическим моментом торможение

противовключением производят путем переключения статора на обрат­ ное направление вращения поля. При таком торможении также необ­ ходимо включить достаточно большое сопротивление в цепь ротора и отключить двигатель от сети, когда скорость привода будет близкой к нулю.

15.11. РАСЧЕТ ПУСКОВЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Рабочий участок механической характеристики асинхронного дви­ гателя в пределах от 0 до 0,85 М к можно считать прямолинейным. Включение симметричных активных сопротивлений в цепь ротора изменяет лишь наклон рабочей части характеристики, не оказывая влияния на величину максимального момента. Это обстоятельство позволяет при расчете пусковых сопротивлений двигателя с фазным ротором использовать рассмотренные выше методы расчета пусковых реостатов двигателей постоянного тока. Различие состоит только в том, что максимальный (пиковый) момент у двигателей постоянного тока ограничивается коммутацией, а у асинхронных двигателей — величи­ ной критического момента Мк.

Исходными данными для расчета являются номинальные данные двигателя и заданные условия пуска. Для асинхронного двигателя с фазным ротором полное номинальное сопротивление определяют при соединении фаз ротора в «звезду». В случае соединения в «треугольник» сопротивление фаз необходимо привести к эквивалентной «звезде», так как внешние сопротивления всегда соединены в «звезду», а полное

211

сопротивление каждой линии ротора определяется как сумма внутрен­

него и внешнего сопротивлений.

Номинальным сопротивлением двигателя с фазным ротором назы­ вают такое активное сопротивление каждой линии ротора, которое при неподвижном роторе и номинальных частоте и напряжении, под­ водимых к статору, определит номинальный ток в роторе.

Рис. 100. Графический расчет (а) и схема включения (б) пусковых сопроти­

влений асинхронного двигателя с фазным ротором.

Ввиду того, что у асинхронных двигателей индуктивная составля­ ющая сопротивления ротора значительно меньше полного сопротивле­ ния- х2 г2, принимают:

Ен—ZH Ѵ'Ъ/2Н’ (15-60)

где Е%н — э. д. с. ротора номинальная; /2н — ток ротора номинальный.

Г р а ф и ч е с к и й р а с ч е т п у с к о в ы х с о п р о т и в ­ л е н и е выполняют в следующем порядке. Строят естественную механическую характеристику по двум точкам: М = 0, s = 0; М = = M„,s = sH(рис. 100). Проводят вертикальные линии,соответствующие выбранным пределам пусковых моментов Ми М2 и М„ — 1, и строят пусковую диаграмму. Построив пусковую диаграмму, на вертикальной линии номинального момента Мн — 1 отсчитывают отрезки (представ­ ляющие собой скольжения), расположенные между смежными харак­ теристиками. Умножая полученные скольжения на номинальное сопротивление, находят сопротивления соответствующих секций реос­ тата. Внутреннее сопротивление фазы ротора будет равно:

^P= SH^H-

212

Сопротивление первой, второй и третьей секций реостата соответ­ ственно:

R i —SiRa, R2—s2Rn, R3—S'iRn-

А н а л и т и ч е с к и й р а с ч е т п у с к о в ы х с о п р о т и в ­ л е н и й двигателя с фазным ротором удобнее выполнять в относи­ тельных единицах. Порядок расчета следующий. Выбрав величину максимального пускового момента М1г по известной величине номи­

Находят номинальное сопротивление двигателя и активное сопро­

=0,85 -2,2 « 1,9.

Вобозначении типа двигателя АК-51/6 число 6 означает число полюсов обмотки, следовательно, синхронная скорость вращения магнитного поля статора равна:

Найдем число ступеней пускового реостата, принимая момент

213