Что такое холостой ход асинхронного двигателя

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Ток — холостой ход — асинхронный двигатель

Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 — 40 % от номинального тока статора ( / 0 0 2 — 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 — 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обуслоь-лено наличием воздушного зазора между статором и ротором. [1]

Ток холостого хода асинхронных двигателей достигает 20 — 40 % от номинального тока статора ( / 0 2 — 0 4 / IH), между тем как у трансформаторов ток / 0 составляет всего 2 5 — 10 % от / IH. Повышенное значение тока холостого хода асинхронной машины обусловлено наличием воздушного зазора между статором и ротором. [2]

Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 — 50 %, а у трансформатора 3 — 10 % от номинального тока. [3]

Почему ток холостого хода асинхронного двигателя составляет 25 — 50 %, а трансформатора — 3 — 10 % от номинального тока. [4]

Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: вес активной стали статора и магнитные потери в нем-для трехфазного асинхронного двигателя; вес стали статора и ротора и потери в них — для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором. [5]

Для определения активной составляющей тока холостого хода асинхронного двигателя необходимо предварительно вычислить: массу активной стали статора и магнитные потери в нем — для трехфазного асинхронного двигателя; массу стали статора и ротора и потери в них — для однофазного двигателя с беличьей клеткой и малоинерционного асинхронного двигателя с немагнитным полым ротором. [6]

Из-за большого магнитного сопротивления цепи с двумя воздушными зазорами ток холостого хода асинхронного двигателя значителен и является в основном реактивным током. [7]

Сопротивления Rm и Хт намагничивающего контура значительно меньше соответствующих значений для схемы замещения трансформатора, так как ток холостого хода асинхронного двигателя гораздо больше, чем у трансформатора. Если при рассмотрении работы трансформатора часто можно пренебречь намагничивающим контуром, то при рассмотрении работы асинхронного двигателя этого сделать нельзя, так как ошибка может получиться значительной. [8]

При повышении частоты и номинальном напряжении ток холостого хода и магнитный поток уменьшаются, а следовательно, снижается и вращающий момент. На рисунке 249 приведен график зависимости тока холостого хода асинхронного двигателя от частоты, который показывает, что уменьшение частоты влечет за собой резкое увеличение тока холостого хода. [10]

Ток холостого хода двигателя и потребляемая им реактивная мощность значительно возрастают в случае работы от сети с напряжением выше номинального. Поэтому во время эксплуатации необходимо следить за напряжением цеховых сетей и не допускать отклонения его от номинального. Величина тока холостого хода асинхронного двигателя возрастает также вследствие низкого качества ремонтных работ: неправильное соединение секций обмоток, изменение при перемотке обмоточных данных по сравнению с паспортными и увеличение величины воздушного зазора. [11]

Источник

Холостой ход электродвигателя

При наименьшем значении коэффициента мощности электродвигатель работает в режиме холостого хода. Исходя из соответствующих значений работы электродвигателя на холостом ходу определяют важные значения: намагничивающего тока, мощности и коэффициента потерь в магнитном проводе, в подшипниках или вентиляторе.

Коэффициент мощности при холостом ходе электродвигателя

• Режим холостого хода в асинхронном электродвигателе возникает в момент отсутствия нагрузки в форме редуктора или рабочего момента. При этом режим s=0 недостижим даже при условии, что трение в подшипниках не создаст момент нагрузки. Но если поле статора не пересекает непосредственно поле обмотки ротора и не индуцирует в нем ток, значит, не создается электромагнитное поле ротора.

• Как правило, коэффициент мощности асинхронного электродвигателя в режиме холостого хода не превышает предельно допустимых параметров, равных 0,2. Если увеличить нагрузку на вал электродвигателя, коэффициент мощности возрастет и достигнет наибольшего значения. Такой коэффициент создается при номинальной нагрузке.

• Дальнейшее же увеличение нагрузки приводит к индуктивному сопротивлению ротора, так как увеличивается скольжение и как следствие – частота тока в роторе. Чтобы увеличить коэффициент мощности, следует обеспечить электродвигателю нагрузку, параметры которой наиболее близки к номинальным значениям. Следовательно – необходимо правильно выбрать мощность самого электродвигателя.

• При систематической работе недогруженного электродвигателя подводимое к мотору напряжение пропорционально уменьшают. Сделать это вполне реально, переключив обмотку статора с треугольника на звезду. Такой способ подключения поможет уменьшить фазное напряжение в один раз. Активная же составляющая тока статора пропорционально увеличится. Коэффициент мощности также будет увеличен.

Почему так важно при покупке электродвигателя получить профессиональную рекомендацию специалиста

Неправильно выбранная мощность электродвигателя не позволит решить все поставленные задачи. При неполной загруженности электромотора вы будете иметь дополнительные расходы на его техническое обслуживание и ремонт. При недостатке мощности электродвигатель быстро выйдет из строя.

При покупке электродвигателя в нашей компании Вы получите профессиональную рекомендацию специалиста по подбору электродвигателя нужной модели и нужной мощности.

Источник

Холостой ход и рабочий режим асинхронного двигателя.

При работе АД без нагрузки на валу скольжение ротора близко к нулю и величина ЭДС, а значит и ток в роторе незначителен. АД представляет для сети почти чисто индуктивную нагрузку. Поэтому работа двигателя без нагрузки нежелательна, так как понижает cosφ сети.

Если на валу двигателя появляется тормозной момент (рабочий ход), то скольжение увеличится, и величина ЭДС и ток в роторе возрастет. Возрастет и ток в обмотке статора, однако он будет компенсировать размагничивающее действие намагничивающей силы обмотки ротора. Общий магнитный поток создается действием обеих намагничивающих сил, и их геометрическая сумма равна намагничивающей силе холостого хода. Таким образом, магнитный поток АД не зависит от нагрузки и остается всегда постоянным. Возрастание токов при увеличении нагрузки приводит к увеличению потребляемой мощности из сети и наоборот. В рабочем режиме АД представляет для сети активно-индуктивную нагрузку, характер которой зависит от величины тормозного момента на валу двигателя.

Вращающий момент асинхронного двигателя. возникает в результате взаимодействия тока ротора с магнитным потоком статора.

и зависит от скольжения, так как и cos φ_₂s и ток зависят от скольжения. Максимальный вращающий момент, определяющий перегрузочную способность двигателя, обычно превосходит номинальный в 2 – 3 раза. При дальнейшем увеличении нагрузки и скольжения момент уменьшается и устойчивая работа двигателя невозможна.

При более подробном анализе можно доказать, что Мвр ≡ U 2 . Это значит, что АД очень чувствительны к изменению напряжения сети. При незначительном уменьшении напряжения сети асинхронный двигатель может остановиться под током, а затем сгореть.

Электромагнитный момент и механические характеристики АД

Электромагнитный момент асинхронного двигателя создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем. Электромагнитный момент М пропорционален электромагнитной мощности:

где (4.2)

— угловая синхронная скорость вращения.

Подставив в (4.1) значение электромагнитной мощности получим

(4.3)

т. е. электромагнитный момент асинхронного двигателя пропорционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Если значение тока ротора подставить в (4.3), то получим формулу электромагнитного момента асинхронной машины (Н-м):

(4.4)

Параметры схемы замещения асинхронной машины r₁, r’₂ , х₁ и х’₂, входящие в выражение (4.4), являются постоянными, так как их значения при изменениях нагрузки машины остается практически неизменными. Также постоянными можно считать напряжение на обмотке фазы статора U₁ и частоту f₁. В выражении момента М единственная переменная величина — скольжение s, которое для различных режимов работы асинхронной машины может принимать разные значения в диапазоне от + ∞ до – ∞.

Рассмотрим зависимость момента от скольжения M=f(s) при U₁ = const, f₁ = const и постоянных параметрах схемы замещения. Эту зависимость принято называть механической характеристикой асинхронной машины. Анализ выражения (4.4), представляющего собой аналитическое выражение механической характеристики M=f(s), показывает, что при значениях скольжения s = 0 и s = ∞ электромагнитный момент М = 0. Из этого следует, что механическая характеристика M=f(s) имеет максимум.

Для определения величины критического скольжения s_кр, соответствующего максимальному моменту, необходимо взять первую производную от (4.4) и приравнять ее нулю: dм/ds = 0. В результате

(4.5)

Подставив значение критического скольжения (по 4.5) в выражение электромагнитного момента (4.4), после ряда преобразований получим выражение максимального момента (Н-м):

(4.6)

В (4.5) и (4.6) знак плюс соответствует двигательному, а знак минус — генераторному режиму работы асинхронной машины.

Для асинхронных машин общего назначения активное сопротивление обмотки статора r₁ намного меньше суммы индуктивных сопротивлений: r₁ « (x₁+ х’₂). Поэтому, пренебрегая величиной r₁, получим упрощенные выражения критического скольжения

и максимального момента (Н-м)

(4.8)

Анализ выражения (4.6) показывает, что максимальный момент асинхронной машины в генераторном режиме больше, чем в двигательном (М_мах.г > М_мах.д). На рис. 4.6. показана механическая характеристика асинхронной машины M=f(s) при U₁ = const. На этой характеристике указаны зоны, соответствующие различным режимам работы: двигательный режим (0 2 M = 0,81M,

где М— момент при номинальном напряжении сети, а M’—момент при пониженном напряжении.

Рис. 4.6. Зависимость режимов работы асинхронной машины от скольжения

Для анализа работы асинхронного двигателя удобнее воспользоваться механической характеристикой M=f(s), представленной на рис. 4.7.

Рис 4.7. Зависимость электромагнитного момента асинхронного двигателя от скольжения

При включении двигателя в сеть магнитное поле статора, не обладая инерцией, сразу же начинает вращение с синхронной частотой n₁, в то же время ротор двигателя под влиянием сил инерции в начальный момент пуска остается неподвижным (n₂ = 0) и скольжение s = 1.

Подставив в (4.4) скольжение s = 1, получим выражение пускового момента асинхронного двигателя (Н-м):

(4.9)

Под действием этого момента начинается вращение ротора двигателя, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент возрастает в соответствии с характеристикой М = f(s). При критическом скольжении s_кр, момент достигает максимального значения М_мах

С дальнейшим нарастанием частоты вращения (уменьшением скольжения) момент М начинает убывать, пока не достигнет установившегося значения, равного сумме противодействующих моментов, приложенных к ротору двигателя: момента х.х. M₀ и полезного нагрузочного момента (момента на валу двигателя) М₂, т. е.

Следует иметь в виду, что при скольжениях, близких к единице (пусковой режим двигателя), параметры схемы замещения асинхронного двигателя заметно изменяют свои значения. Объясняется это в основном двумя факторами: усилением магнитного насыщения зубцовых слоев статора и ротора, что ведет к уменьшению индуктивных сопротивлений рассеяния х₁ и х’₂, и эффектом вытеснения тока в стержнях ротора, что ведет к увеличению активного сопротивления обмотки ротора r’₂. Поэтому параметры схемы замещения асинхронного двигателя, используемые при расчете электромагнитного момента по (4.4), (4.6) и (4.8

Статический момент М равен сумме противодействующих моментов при равномерном вращении ротора (n₂ = const). Допустим, что противодействующий момент на валу двигателя М₂ соответствует номинальной нагрузке двигателя. В этом случае установившийся режим работы двигателя определится точкой на механической характеристике с координатами М = М_ном и s = s_ном

где М_ном и s_ном — номинальные значения электромагнитного момента и скольжения.

Из анализа механической характеристики также следует, что устойчивая работа асинхронного двигателя возможна при скольжениях меньше критического (s М₀ + М»₂ . Частота вращения ротора начнет возрастать (скольжение будет уменьшаться), и это приведет к уменьшению электромагнитного момента М до значения М» = М₀ + М»₂ (точка С); устойчивый режим работы будет вновь восстановлен, но уже при других значениях М и s.

Работа асинхронного двигателя становится неустойчивой при скольжениях s ≥ s_кр. Так, если электромагнитный момент двигателя М = М_мах, а скольжение s = s_кр, то даже незначительное увеличение нагрузочного момента М₂, вызвав увеличение скольжения s, приведет к уменьшению электромагнитного момента М. За этим последует дальнейшее увеличение скольжения и т. д., пока скольжение не достигнет значения s = 1, т. е. пока ротор двигателя не остановится.

Таким образом, при достижении электромагнитным моментом максимального значения наступает предел устойчивой работы асинхронного двигателя. Следовательно, для устойчивой работы двигателя необходимо, чтобы сумма нагрузочных моментов, действующих на ротор, была меньше максимального момента: М_ст =(М₀ + М₂)

Дата добавления: 2018-04-15 ; просмотров: 566 ;

Источник