Файл: Нейман, З. Б. Крупные вертикальные электродвигатели переменного тока.pdf

При регулировании по закону U/f = const можно при­ нять для крупных двигателей, что коэффициент приве­ дения параметров к схеме замещения (коэффициент рассеяния цепи статора) a = const в диапазоне частот 5—50 Гц. Ток в роторе асинхронного двигателя

Подставив выражение для тока ротора в (6 -1а), по­ лучим электромагнитный момент двигателя

, Н-м.

“ 01. [(Г| + r " i / s ) 2 + x l\

Здесь U,|, и шсн — фазное напряжение и синхронная скорость, соответствующие данной частоте. Характери­ стика M = f(s) строится обычно в относительных едини­ цах. Момент двигателя в относительных единицах

где «сн — синхронная скорость при / = 50 Гц; Рэм — мощ­ ность при f = 50 Гц, кВт.

Для двигателя с глубоким пазом при расчете по фор­ муле (6-3) необходимо учитывать изменение парамет­

частоте, а активное уменьшается медленнее. Максимальный момент определяется по (6-3) для

скольжения, равного критическому

53

При этом получим в относительных единицах

в сравнении с х1( мало и максимальный момент при ре­ гулировании по закону £/// = const приблизительно по­ стоянен.

При глубоком регулировании, когда частота снижа­ ется до 20 Гц и ниже, rt становится соизмеримым с хк и максимальный момент падает. Критическое скольже­ ние при уменьшении частоты увеличивается.

Ток статора при частотном регулировании может

Б4

С достаточной для практики точностью в диапазоне скольжений s = l 4 -'0 , 2 ток статора можно считать равным

Л = /о + 0,98At,

где Da— диаметр круговой диаграммы (см. гл. 5). Диаметр круговой диаграммы

при UIf—const сохраняется, а мас­ штаб мощности изменяется пропор­ ционально изменению напряжения. Изменяется также угол наклона ли­ нии электромагнитной мощности, тангенс которого равен:

С уменьшением частоты при регулировании пусковой ток падает, так как активное сопротивление составляет большую долю в общем сопротивлении zK и относитель­ ная величина zKувеличивается.

При снижении частоты вращения двигателя для на­

55

Расчет добавочных потерь. При питаййи от вентНЛЬного (полупроводникового или ионного) преобразовате­ ля частоты напряжение, подаваемое на двигатель, неси­ нусоидально, оно содержит высшие гармонические.

Коэффициент искажения синусоидальности, равный

/ £ U2 /£/,, обычно не превышает 20°/„. Несинусоидаль-

ность напряжения вызывает заметные добавочные по­ тери, которые при номинальной частоте могут снизить к. п. д. двигателя примерно на 1%. Порядок и ампли­ туды высших гармоник зависят от схемы соединения преобразователя. При соединении в трехфазную мосто­ вую схему возникают гармоники порядка 2mk+\, т. е. 5-я, 7-я, 11-я, 13-я и т. д. Амплитуда гармонических в долях основной приблизительно обратна порядку гар­ моники.

Моменты, создаваемые высшими гармониками на­ пряжения, очень невелики, и они не оказывают влияния на работу двигателя. Максимальный асинхронный мо­

Наибольший момент создает 5-я гармоника, но и он составляет менее 1 % момента основной гармонической.

Высшие гармоники вызывают заметные добавочные потери в стали статора и ротора и стержнях короткозамкнутой обмотки ротора.

Гармоника напряжения вызывает соответствующую гармонику потока, которая приближенно составляет от основной такую же долю, как и гармоника напряже­ ния. Потери в стали пропорциональны квадрату индук­ ции и частоте в степени 1,3.

Добавочные потери в стали статора от п-й гармоники

56

где Un — амплитуда гармоники напряжения в долях от основной; п — порядок гармоники; Р?с — потери в стали статора от основной гармоники потока.

Гармоники порядка 2mk—1 вращаются в сторону, противоположную движению ротора, а гармоники поряд­ ка 2mk+l в ту же сторону, что и ротор. Поэтому, не учитывая скольжение ротора, гармоники потока п ин­ дуктированный ток имеют порядок 2 mk, т. е. 6 ; 1 2 и т. д.

Благодаря тому что скорость ротора не равна син­ хронной скорости поля, частота в роторе будет отли­ чаться от частоты, соответствующей порядку высшей гармоники, на частоту скольжения. Так как скольжение ротора не велико (для крупных двигателей оно около 1 %), то в расчетах можно принимать, что частота по­ тока и тока в роторе от высших гармоник равна 2mkfi. Потери в сердечнике ротора от высших гармоник потока

и Вап — индукции в зубцах и спинке ротора от п-й гар­ моники потока Bzn= UnBz; Вап= ИпВа\ Bz и Ва — индук­ ции в зубцах и спинке ротора от основной гармоники потока; коэффициент 1 , 8 учитывает увеличение удельных потерь в стали из-за штамповки листов и механической обработки ротора.

Добавочные потери в стали статора и ротора от выс­ ших гармонических при питании от вентильного пре­ образователя составляют при номинальной частоте около 40% основных потерь в стали, а при 10 Гц около 25—30% потерь от основной гармоники потока частоты

10 Гц.

Ток намагничивания высших гармоник очень мал и можно принять, что ток статора, вызванный п-й гармо­ никой напряжения, равен п-й гармонике приведенного тока ротора по схеме замещения. Для высших гармоник

•57