Файл: Лебедев, Н. Н. Электротехника и электрооборудование учеб. пособие [для монтаж. и строит. спец. техникумов].pdf

го он должен быть выключен на столько времени, сколько необходимо для охлаждения его до температуры окружающей среды. Для одного

итого же двигателя соотношения между его длительной, мгновенной

икратковременной перегрузочными мощностями зависят от электри­ ческих характеристик, конструкции и материалов двигателя.

§ 7.6. Механическая характеристика асинхронного электродвигателя

Для электропривода машин, в том числе и строительных, большое значение имеют 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 электродвигателей.

Механической характеристикой называют зависимость скорости вращения электродвигателя от нагрузки на его валу, т. е. п — f (М), или s = / (М), где п — скорость вращения, s — величина скольже­ ния, М — момент вращения, развиваемый двигателем.

рактеристику электродвигателя, которая образуется без какого-либо изменения схемы его включения (т. е. без введения дополнительного сопротивления в его цепи или изменения величины подводимого напря­ жения и др.). Искусственными же называют характеристики, полу­ чаемые изменением указанных выше величин (дополнительных сопро­ тивлений, величины подводимого напряжения и т. д.).

На рис. 7.10 приведены механические характеристики асинхронных электродвигателей. На рис. 7.10 показана естественная характеристи­ ка двигателя с короткозамкнутым ротором. На участке кривой харак­ теристики а — б — в, соответствующей устойчивой работе двигателя*

* Об устойчивом и неустойчивом режиме работы асинхронного двигателя упоминалось в предыдущем параграфе,

108

при увеличении вращающего момента от нуля до максимального его значения, скорость вращения уменьшается незначительно. Такая ме­ ханическая характеристика называется ж е с т к о й . Итак, асинхрон­ ный двигатель с короткозамкнутым ротором обладает жесткой механи­ ческой характеристикой.

На рис. 7.11 показаны механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором. Кривая 1 — естественная характеристи­ ка этого двигателя аналогична рассмотренной выше характеристике двигателя с короткозамкнутым ротором. Остальные кривые 2 и 3 пред­ ставляют собой искусственные (так называемые — реостатные) механи­ ческие характеристики того же двигателя, получаемые введением в цепь ротора дополнительных сопротивлений: Rt и R 2, причем R 2> R t. Как видно из рисунка, искусственные характеристики изменяют ха­ рактер зависимости п = / Щ): при увеличении момента М скорость вращения п значительно уменьшается и тем скорее, чем больше допол­ нительное сопротивление, вводимое в цепь ротора. Такого рода харак­ теристики называются м я г к и м и . Итак, у асинхронного электро­ двигателя с фазным ротором есть жесткая естественная механическая характеристика и мягкие искусственные механические характеристи­ ки, получаемые при введении в цепь ротора дополнительных сопротив­ лений: при одном и том же значении М скольжение s, а следовательно, и скорость вращения п могут быть различными. Это свойство двигате­ ля используется в качестве одного из способов регулирования числа оборотов асинхронных двигателей (см. следующий параграф).

§ 7.7. Пуск асинхронных двигателей

Пуск двигателей с короткозамкнутым ротором, производимый не­ посредственным включением обмотки статора на полное напряжение питающей сети, сопровождается увеличенным пусковым током, в 5—6 раз превышающим ток двигателя при номинальной нагрузке. По мере разгона двигателя ток статора спадает и при достижении полной ско­ рости вращения соответствует нагрузке, которую несет двигатель. Процесс пуска двигателя протекает очень быстро, от долей секунды до нескольких секунд, за исключением приводов с большими моментами инерции, для которых продолжительность пуска может достигать 10— 20 с. Поскольку разгон двигателей непродолжителен, в ряде случаев пусковой ток является не опасным для перегрева обмоток двигателя. При большой частоте пусков двигателя и при значительных его мощ­ ностях необходимо проверять расчетом допустимость их пуска без сни­

жения пускового тока.

Для уменьшения пускового тока применяют различные устройства, при помощи которых в момент пуска снижается напряжение на зажи­ мах статора и этим уменьшается пусковой ток. Этот способ пуска при­ водит к снижению пускового момента и поэтому непригоден для тех механизмов, для которых нужен большой пусковой вращающий мо­

мент.

109

Снижение напряжения на зажимах статора при пуске двигателя достигают следующими способами (рис. 7.12): последовательным вклю­ чением реостата в обмотку статора (рис. 7.12, а)\ включением пускового

7.12, г) (применяется только для высоковольтных двигателей).

В первых двух случаях при пуске реостат или автотрансформатор полностью включается, чем достигают снижения напряжения на об­ мотках статора. По мере увеличения оборотов двигателя реостат или автотрансформатор постепенно выключается.

й)

Рис. 7.12. Способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Третий случай можно применять, когда напряжение сети соответст­ вует обмоткам двигателя, включенным на треугольник. В этом случае при включении обмоток на звезду они будут находиться под понижен­ ным напряжением при пуске, а при переключении на треугольник — под нормальным напряжением, на которое рассчитан двигатель.

Пуск с переключением обмоток со звезды на треугольник применяют для двигателей на напряжение 380/220 В, когда их питание произво­ дится от сети 220 В.

Пуск двигателей с фазным ротором производят с помощью реоста­ та, включаемого в цепь ротора (см. рис. 7.8), чем достигают уменьше­ ния пускового тока в цепи статора. Включение реостата происходит посредством контактных колец и щеток. Пуск производят при пол­ ностью включенном реостате. По мере нарастания скорости вращения двигателя сопротивление реостата уменьшается переключением или замыканием его ступеней. При достижении двигателей нормальной ско­ рости вращения реостат замыкается накоротко поворотом рукоятки.

110

§7.8. Регулирование скорости вращения

иреверсирование асинхронных электродвигателей

Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей про­

изводят несколькими способами. Формула скорости вращения асин­ хронных двигателей:

где s — скольжение в долях единицы показывает, что скорость враще­ ния может регулироваться изменением частоты тока /, числа пар полю­ сов р и скольжения s.

Регулирование скорости вращения изменением величины скольже­ ния асинхронного электродвигателя возможно двумя способами:

1) введением в цепь ротора дополнительного сопротивления, что возможно для двигателей с фазным ротором;

2) изменением реактивных сопротивлений (дросселей насыщения), включаемых в обмотку статора.

Регулирование скорости асинхронных электродвигателей с фазным ротором введением в его цепь дополнительного сопротивления позво­ ляет уменьшать его скорость практически не более чем на 40—50% номинальной скорости.

При таком регулировании с увеличением сопротивления реостата увеличивается величина скольжения, т. е. уменьшается число оборо­ тов двигателя. В этом случае схема регулирования сходна со схемой пуска асинхронного электродвигателя с фазным ротором (см. рис.7.8)

стой разницей, что регулировочный реостат должен быть рассчитай на длительную нагрузку током. Регулирование скорости с помощью добавочного сопротивления в цепи ротора приводит к неустойчивой работе электродвигателя на малых оборотах, так как при этом при­ ходится включать большие сопротивления, что приводит к значитель­ ным колебаниям скорости при небольших изменениях момента сопро­ тивления нагрузки. Кроме того, этот способ мало экономичен, так как увеличивает потери в роторной цепи.

Описанный способ регулирования асинхронных электродвигателей

сфазным ротором применяется в тех случаях, когда работа электро­ двигателя с пониженной скоростью непродолжительна и когда не тре­ буется большой точности регулирования, например для регулирования скорости движения механизмов подъемно-транспортных установок.

Регулирование скорости асинхронных электродвигателей при по­ мощи дросселей насыщения состоит в том, что в цепь статора электро­ двигателя включаются реактивные сопротивления с переменной индук­ тивностью. Изменение индуктивности реактивных сопротивлений (дросселей) осуществляется пропусканием постоянного тока различной величины через обмотку управления дросселями (рис. 7.13, а).

Изменяемое индуктивное сопротивление в цепи статора электро­

двигателя позволяет получать на зажимах машины различное напря­ жение (рис. 7.13, б), чем достигается изменение скольжения, т. е. ско­ рости вращения ротора. Достоинством описанного способа является

111

плавное регулирование скорости вращения электродвигателя; недо­ статками — значительное уменьшение максимального вращающего момента, а также уменьшение коэффициента мощности и к. п. д. элект­ родвигателя.

Регулирование скорости вращения асинхронного электродвигате­ ля за счет изменения числа пар полюсов осуществляется переключе­ нием обмотки статора и является ступенчатым. Для этих целей приме­ няют специальные асинхронные многоскоростные электродвигатели, выпускаемые промышленностью и рассчитанные на 2, 3 и 4 скорости. Так, например, четырехскоростной электродвигатель может иметь синхронные скорости вращения 500, 750, 1000 и 1500 об/мин.

асинхронного двигателя

Изменение числа пар полюсов достигают наиболее простым спосо­ бом при устройстве двух независимых обмоток на статоре асинхронного электродвигателя. Такие электродвигатели выпускают с синхронны­ ми скоростями вращения 1000/1500 об/мин.

Двухскоростные электродвигатели имеют шесть, трехскоростные— девять и четырехскоростные — двенадцать выводов к переключателю полюсов.

Регулирование скорости вращения асинхронного электродвигате­ ля изменением частоты тока требует применения специального источ­ ника переменного тока с изменяемой частотой. Этот способ еще не нашел применения для регулирования скорости электроприводов строитель­ ных машин, но является весьма перспективным при использовании для статических преобразователей частоты управляемых полупроводнико­ вых вентилей-тиристоров, производство которых в настоящее время развивается (о тиристорах см. гл. 10).

Изменение направления вращения асинхронного двигателя —ревер­ сирование достигается изменением направления вращения магнитного

112