Что такое короткое замыкание в асинхронных двигателях

Режим короткого замыкания АД

Если теперь ротор оставить неподвижным, а его обмотку замкнуть, то будет иметь место короткое замыкание АД, подобное короткому замыканию трансформатора. Этот режим имеет место в первый момент пуска АД, когда ротор еще не пришел во вращение. Ток ста-тора АД при коротком замыкании составляет (4…7) ?н, поэтому во избежание чрезмерного нагревания и повреждения изоляции обмоток двигатель нельзя длительно оставлять при коротком замыкании под полным напряжением.
Часть картины распределения магнитных полей АД при коротком замыкании показана на рис.1 (б).

Рис. 1 — Распределение магнитных полей заторможенного асинхронного двигателя при коротком замыкании

Основной магнитный поток Фо создается в этом режиме совместным действием МДС статора F1 и ротора F2

т.е. выполняется равенство:

где m1 и m2 – число фаз обмотки статора и ротора соответственно, p –число пар полюсов.

Это равенство можно преобразовать к виду:

Уравнение носит название уравнения равновесия токов и справедливо для любого режима работы АД.

Если величиной тока ?о пренебречь, то будет иметь равенство:

Магнитный поток рассеяния Фрс2 создает в обмотке ротора ЭДС рассеяния Ерс2, величина которой определяется равенством:

где x2 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора.

Падение напряжения на активном сопротивлении обмотки ротора равно:

Уравнения равновесия ЭДС для обмоток статора и ротора имеет вид:

Схема замещения вторичной цепи при неподвижном роторе представлена на рис. 2.

Рис. 2 — Схема замещения вторичной цепи при неподвижном роторе

Ток ротора ?2 определяется из выражения:

Если в асинхронной машине с заторможенным ротором в цепь обмотки ротора включить сопротивление нагрузки, то ее можно использовать в качестве трансформатора.

Источник

Как определить межвитковое замыкание в двигателе

Добрая половина всех случаев неисправностей электродвигателей приходится на межвитковое замыкание. Межвитковым замыканием называется короткое замыкание между разными витками одной катушки или секции обмотки электрической машины. Причин межвитковых замыканий может быть несколько.

Причины межвитковых замыканий

Одна из причин межвиткового замыкания — перегрузка электродвигателя по току, когда нагрузка на двигатель в течение значительного промежутка времени превышает номинальную. В этом случае обмотка статора разогревается от чрезмерного тока настолько сильно, что изоляция в каком-то ее месте может разрушиться и способствовать короткому замыканию между соседними витками. Нормальный ток статора под нагрузкой всегда можно посмотреть в паспорте двигателя либо на информационном шильдике на его корпусе.

Перегрузка может случиться, например, из-за нештатного режима эксплуатации оборудования, приводимого в действие данным двигателем. Кроме того причиной токовой перегрузки может стать механическое повреждение непосредственно двигателя: заклинивание ротора, стопорение подшипников и т. д.

Не исключен также заводской брак обмотки, либо нарушение целостности изоляции во время ручной перемотки статора в кустарных условиях. При несоблюдении условий хранения или эксплуатации электродвигателя, случайно попавшая внутрь влага способна навредить изоляции и привести к межвитковому замыканию.

Так или иначе, какой бы ни оказалась причина межвиткового замыкания, с ним пострадавший двигатель нормально работать уже точно не сможет, либо проработает, но недолго. Поэтому при обнаружении симптомов межвиткового замыкания, следует незамедлительно начать его поиск с целью скорейшего устранения.

Как выявить межвитковое замыкание

Существует несколько простых проверенных способов выявить наличие межвиткового замыкания. Симптомом обычно является перегрев одной части статора по отношению ко всем остальным его частям. Если данное явление наблюдается, то двигатель необходимо остановить, если надо — снять с оборудования, и подвергнуть точной диагностике.

Прежде всего можно воспользоваться токовыми клещами. Достаточно по очереди измерить токи каждой из фаз обмотки статора, и если в одной из них ток существенно больше чем в остальных, то это — явный признак того, что место замыкания находится в соответствующей части обмотки. Предварительно необходимо убедиться, что напряжение на все выводы (между каждой парой из трех фаз) подается одинаковое, то есть проверить отсутствие перекоса фаз. Для этого пользуются вольтметром, поочередно измеряют напряжения на трех фазах.

Читайте также:  Кап ремонт двигателя что менять

Три части трехфазной обмотки следует прозвонить омметром. Сопротивления всех трех обмоток по-отдельности должны быть одинаковыми. Используемый прибор должен обладать достаточно высокой точностью, ведь если имеет место замыкание всего между двумя витками, то различие в сопротивлениях будет минимальным, и его невозможно будет различить если обмотка выполнена толстым проводом.

Наличие замыкания на корпус можно проверить при помощи мегаомметра. Для этого один щуп прибора прикладывается к корпусу двигателя, второй — поочередно к каждому из выводов обмоток. В исправном двигателе сопротивление на каждой из фаз должно быть значительным (смотрите — Как правильно пользоваться мегаомметром ).

Не будет лишним визуально рассмотреть обмотку статора. Чтобы это сделать, нужно будет снять с двигателя крышки, вытащить ротор и внимательно рассмотреть всю обмотку секция за секцией. Если замыкание есть, то подгоревшее место наверняка будет видно сразу.

Если у вас под рукой есть понижающий трехфазный трансформатор на напряжение в районе 40 вольт, то используйте его для проверки целостности статора. Выньте ротор, подключите трансформатор, включите его в сеть. Возьмите железный шарик от подшипника и запустите его в статор, немного ускорив щелчком пальца, так чтобы шарик начал бегать по кругу вслед за вращающимся магнитным полем, имитируя вращение ротора. В случае если шарик остановился и застрял на одном месте статора — значит в этом месте межвитковое замыкание.

Если нет шарика, возьмите пластину трансформаторной стали или железную линейку, приложите ее внутри к статору и перемещайте по кругу. В том месте где пластинка начнет заметно дребезжать — есть межвитковое замыкание. Если межвиткового замыкания нет, то пластинка будет везде примагничиваться к статору. Прежде чем использовать способ с шариком или с пластинкой, убедитесь, что двигатель питается от понижающего трансформатора, иначе можно получить поражение электрическим током.

Рекомендую также посмотреть:

Донат на развитие проекта Электрик Инфо: Пожертвование на развитие сайта

Источник

Вопрос 3. Режим короткого замыкания асинхронной машины.

Режимом короткого замыкания асинхронной машины называется ее режим при s=1, т. е. при не­подвижном роторе. Этот режим соответствует начальному моменту пуска асинхронного двигателя из неподвижного состояния. Сопро­тивление асинхронной машины относительно ее первичных зажи­мов при s=1 называется сопротивлением короткого замыкания Zk

или, так как , приближенно

Вопрос 4. Индукционный регулятор. Фазорегулятор.

Фазорегулятор.Асинхронная машина с заторможенным фазным ротором может дать со стороны одной из обмоток постоянную по величине, но меняющуюся по фазе ЭДС. Для этого обмотки машины следует включить так, как показано на рис. 2.6, а, а ротор повернуть в любую сторону на угол a.

На такой же угол окажется повернутым вектор ЭДС вторичной обмотки относительно вектора первичной ЭДС: в рассматриваемом случае результирующий поток в зазоре машины набегает сначала, например, на обмотку фазы , а позже — на обмотку фазы , оси которых пространственно смещены на угол поворота a. Если принять для простоты, что у рассматриваемой асинхронной машины , то и . В этом случае диаграмма напряжений для одной из фаз примет вид, показанный на рис. 1, б.

Фазорегулятор представляет поворотный трансформатор с регулируемой фазой вторичного напряжения относительно первичного. Поворот ротора осуществляют при помощи червячного редуктора с самоторможением, так как на ротор фазорегулятора при нагрузке действует вращающий момент. Это относится и к другим машинам с заторможенным ротором. Фазорегуляторы применяют главным образом в лабораториях, в частности, при испытании счетчиков электрической энергии различных реле и других приборов и аппаратов.

Трехфазный индукционный регуляторслужит для регулирования напряжения трехфазной сети переменного тока. Обмотки регулятора включают по схеме автотрансформатора, и регулятор представляет собой поворотный автотрансформатор.

Читайте также:  Митсубиси каризма характеристики ресурс двигателя

Обмотки статора и ротора асинхронной машины можно соединить, как показано на рис. 2.7, а, и подключить обмотку ротора к сети напряжением . Ток обмотки ротора создаст вращающееся магнитное поле, которое индуктирует в каждой обмотке ЭДС и . Эти ЭДС, оставаясь неизменными по величине, могут отличаться по фазе.

При совпадении осей обмоток статора и ротора сдвига фаз между ЭДС и нет (рис. 2, б). Напряжение на выходных зажимах определится арифметической суммой ЭДС и и достигнет максимального значения ( ).

При повороте ротора на некоторый угол вектор ЭДС опережает или отстает на тот же угол относительно ЭДС . При повороте ротора на 180° векторы ЭДС и направлены встречно и выходное напряжение равно разности этих ЭДС. В общем случае напряжение на выходных зажимах определяется векторной суммой:

(2.31)

и при равенстве эффективных витков статорной и роторной обмоток может плавно изменяться от нуля (при a = ± 180°) до двойного линейного напряжения сети (при a = 0).

Индукционные регуляторы по своей работе аналогичны автотрансформаторам, и их электромагнитная (расчетная) мощность тем меньше проходной (полезной), чем ниже пределы регулирования напряжения. Преимуществом регуляторов является плавное регулирование напряжения в широких пределах. К недостаткам этих машин следует отнести:

искажение формы кривой ЭДС (и выходного напряжения)

зубцовыми и высшими гармониками магнитного поля;

возникновение вращающих моментов на валу при a ≠ 0;

расхождение по фазе напряжений перед регулятором и за ним.

Последние два недостатка устраняют, сдвоив регуляторы, т. е. жестко соединив их валы и изменив порядок чередования фаз в одной из машин.

Вопрос 5. Рабочий процесс АД. Пространственная диаграмма МДС АД.

В процессе работы АД токи в обмотках статора и ротора создают в машине две намагничивающие силы: н.с. статора и н.с. ротора. Совместным действием этих н.с. в АД создаётся результирующий магнитный поток, вращающийся относительно статора с синхронной скоростью n1. Так же, как и в трансформаторе, этот магнитный поток можно рассматривать состоящим из основного потока Ф, сцеплённого как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора, и двух потоков рассеяния: потока рассеяния обмотки статора Фр1 и потока рассеяния обмотки ротора Фр2.

Рассмотрим, какие ЭДС наводятся в обмотках АД.

В обмотке статора. Основной магнитный поток Ф, вращающийся со скоростью n1, наводит в неподвижной обмотке статора ЭДС Е1, величина которой определяется выражением:

Магнитный поток рассеяния Фр1 наводит в обмотке статора ЭДС рассеяния Ер1, величина которой определяется индуктивным падением напряжения в обмотке статора:

— Ėр1 = jİ1х1, где х1 – индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора. Кроме того, ток I1 в обмотке статора создаёт падение напряжения в активном сопротивлении:

Ėr = İ1r1, где r1 – активное сопротивление одной фазы обмотки статора. Таким образом, напряжение сети U1, подведённое к обмотке статора, уравновешивается суммой ЭДС, наведённых в этой обмотке:

Ú1 = (- Ė1) + (- Ėр1) + Ėr,

Ú1 = (-Ė1) + jİ1х1 + İ1r1 – уравнение ЭДС обмотки статора АД.

В обмотке ротора. В процессе работы АД ротор вращается в сторону вращения магнитного поля статора со скоростью n2. Поэтому скорость вращения поля статора относительно ротора равна разности скоростей n1 – n2. Основной магнитный поток Ф обмотки статора, обгоняя ротор со скоростью n1 – n2, индуктирует в обмотке ротора ЭДС:

Где К2 – обмоточный коэффициент обмотки ротора; ω2 – число последовательно соединённых витков одной фазы обмотки ротора; f2 – частота ЭДС Е2s.

Частота f2 определяется скоростью вращения магнитного поля статора относительно ротора n1 – n2 и числом пар полюсов обмотки статора:

Преобразуем выражение, получим:

т.е. частота ЭДС в обмотке ротора пропорциональна скольжению. Для большинства АД эта величина невелика и обычно составляет 2 – 2,5 Гц. Подставим полученное выражение в основную формулу, получим:

Читайте также:  Лучший звук двигателя мотоцикла

Е2 представляет собой ЭДС, наведённую в обмотке ротора при скольжении равном единице, т.е. при неподвижном роторе. Поток рассеяния ротора Фр2 индуктирует в обмотке ротора ЭДС рассеяния Ер2, величина которой определяется индуктивным падением напряжения в этой обмотке:

Где х2 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки при неподвижном роторе. Так как в процессе работы АД обмотка ротора замкнута накоротко, то сумма ЭДС в цепи ротора равна нулю:

Разделив все члены равенства на s, получим уравнение ЭДС для цепи обмотки ротора: Ė2 — jİ2х2 — İ2(r2/s) = 0.

Пространственные и временные векторные диаграммы.

Рассмотрим на примере двухполюсной машины с трехфазными обмотками. Оси времени направлены вверх. Токи в фазах А и а положительны, положительные направления э. д. с. совпадают с положительными направлениями токов. Потокосцепления или полные потоки фаз А и а положительны и максимальны, когда ось результирующего магнитного потока на направлена вверх. При положительных и максимальных токах и в фазах А и а векторы н. с. первичной и вторичной обмоток А и а будут также направлены вверх. Чере­дование фаз выбрано таким, чтобы направления вращения магнитного поля на рис. а и векторов на рис. б были одинаковы.

Диаграмма рис. а построена для момента времени, когда потокосцепления фаз А и а от результирующего потока Ф. равны нулю и достигают положительных максимумов через четверть периода тока. При этом пространственный вектор потока Ф на рис.а и временной вектор этого же потока Ф на рис. б будут направ­лены одинаково, а именно вправо.

Э. д. с. индуктируемые в фазах А и а результирующим потоком Ф, вследствие совпадения осей этих фаз обмоток совпадают по фазе во времени (рис. б). В рассмат­риваемый момент времени они проходят через отрицательный мак­симум, как это следует из рис. б н как это можно также устано­вить из рис. а по правилу правой руки.

Пространственный вектор основной гармоники результирующей н.с. обмоток статора и ротора

представляет собой геометрическую сумму их н.с. и будет совпадать на рис. а с направлением вектора Ф. Можно построить также пространственный вектор н. с. первичной обмотки:

Пространственный вектор потока первичной обмотки Ф совпа­дает в пространстве по фазе с вектором F1 (рис. 24-2, а), и для векто­ров потока существует соотношение

аналогичное соотношению для пространственных векторов соот­ветствующих н. с.

Параллельно векторам н. с. и на рис. а можно по­строить также пространственные векторы пропорциональных им токов первичной и вторичной обмоток и. Эти последние векторы можно рассматривать и как пространственные векторы вращаю­щихся пространственных волн тока или линейной нагрузки первич­ной и вторичной обмоток

Результирующая н. с.

или при переходе к приведенной вторичной обмотке

Геометрическую сумму первичного и вторичного приведенного токов

как и у трансформаторов, называют намагничивающим током.

Таким образом, пространственные и временные векторы диа­граммы электромагнитных величин асинхронной машины с затор­моженным ротором при совпадении осей фаз обмоток статора и ро­тора совершенно идентичны. В частности, волны н. с. обмоток ста­тора и ротора сдвинуты в пространстве вдоль окружности машины на такие же углы, на какие сдвинуты по фазе токи соответствую­щих фаз этих обмоток, и т. д.

Нетрудно также установить, что проекции векторов токов и потокосцеплений на оси фаз А н а рис. а, а также на оси дру­гих фаз определяют мгновенные значения токов и потокосцеплений соответствующих фаз. Отметим также, что развитые в связи с рассмотрением рис. а представления о пространственных векторах широко используются в современной математической теории переходных процессов машин переменного тока.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 698 ;

Источник