Что такое устойчивая работа асинхронного двигателя

Что такое устойчивая работа асинхронного двигателя

Работа асинхронного двигателя в устойчивой и неустойчивой областях, устойчивая работа асинхронного двигателя, условия устойчивой работы асинхронного двигателя

Для большинства приводных механизмов статический момент сопротивления на валу либо остается неизменным при увеличении скорости вращения, либо несколько возрастает (характеристика Мс на рис. 1). В общем случае равенство моментов

может иметь место в точках 1 и 2.

Рис. 1 К определению устойчивости работы асинхронного двигателя

Рассмотрим условия обеспечения равновесия моментов в точке 1. При отклонениях от точки 1, вызываемых колебаниями нагрузки на валу, возникают соответствующие изменения скорости. Увеличение Мс на какую-то небольшую величину ΔМс приведет к затормаживанию движения ротора, но при этом развиваемый момент вращения М увеличится на величину ΔМ и снова увеличит скорость до точки 1. При уменьшении момента сопротивления на ΔМс скорость возрастет, скольжение уменьшится, развиваемый момент вращения М уменьшится – это приведет затормаживанию ротора, возвращению процесса в точку 1. Таким образом, точка 1 равенства моментов соответствует устойчивому режиму работы двигателя, является точкой устойчивого равновесия.

Точка равенства моментов 2 не обеспечивает условий устойчивой работы. Увеличение момента сопротивления Мс на некоторую величину приводит к замедлению вращения ротора, при этом развиваемый момент М уменьшается, т.е. появляется избыточный тормозной момент (ММс), вызывающий еще большее торможение ротора – процесс торможения идет до полной остановки ротора. При возникновении импульса избыточного момента обратного знака, т. е. при некотором уменьшении Мс, ротор начнет вращаться быстрее, при этом величина развиваемого двигателем момента М еще больше увеличится, что приведет к дополнительному возрастанию скорости – процесс разгона будет развиваться до точки 1 равновесия моментов.

Условия для обеспечения устойчивой работы могут быть определены из следующих соображений: при уменьшении скольжения момент вращения М должен уменьшаться быстрее, чем возрастает Мс, т.е.

Следовательно, изменение скорости в точке устойчивой работы под действием какого-то момента должно приводить к появлению избыточного момента, обратного по знаку. Поэтому для большинства приводов рабочей зоной будет участок характеристики М = f(s) от s = 0 до s = sкр. Если же возникает необходимость регулировать скорость в более широком диапазоне, то положение Мmax (т.е. величину sкр) нужно сдвигать в зону больших скольжений. Однако не для всех приводов участок характеристики М = f(s) от s = sкр до s = 1 будет соответствовать зоне неустойчивой работы. Для нагрузочных характеристик типа M′′c и M′′′c (рис. 1), которые соответствуют нагрузкам типа вентиляторов, центробежных насосов и т. п., где момент сопротивления резко возрастает с увеличением скорости, точками устойчивого равновесия будут любые точки равновесия моментов М = Мс. Что следует из поведения этих характеристик (рис. 1) относительно зависимости М = f(s) и условия устойчивой работы (1).

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Устойчивая работа — асинхронный двигатель

Устойчивая работа асинхронного двигателя возможна лишь на участке характеристики, заключенном в пределах s 0; s SK. [1]

Определим область устойчивой работы асинхронного двигателя . Пусть двигатель работает в точке / механической характеристики ( рис. 12 — 18), развивая скорость пг и вращающий момент Mt. [3]

Читайте также:  Для чего в двигателе меняют маслосъемные колпачки

Определим область устойчивой работы асинхронного двигателя . Пусть двигатель работает в точке 1 механической характеристики фис. [5]

Определим область устойчивой работы асинхронного двигателя . Пусть двигатель работает в точке / механической характеристики ( рис. 12 — 19), развивая скорость i и вращающий момент Mt. [6]

Большое значение для обеспечения устойчивой работы асинхронных двигателей имеет качество электроснабжения. Поэтому даже незначительное уменьшение напряжения сказывается на величине максимального момента, а значительное уменьшение может вызвать остановку двигателя. [8]

Большое значение для обеспечения устойчивой работы асинхронных двигателей имеет качество электроснабжения. [9]

Большое значение для обеспечения устойчивой работы асинхронных двигателей имеет качество электроснабжения. Поэтому даже незначительное уменьшение напряжения влияет на максимальный момент, а значительное уменьшение может вызвать остановку двигателя. [11]

Весьма большое значение для обеспечения устойчивой работы асинхронных двигателей имеет качество электроснабжения. [13]

Вывод этот очевиден и указывает на то, что при Мет const нельзя обеспечить устойчивой работы асинхронного двигателя в разомкнутых системах при скольжениях, больших SK. Если ппк, &0 в этом случае двигатель является устойчивым апериодическим звеном. [14]

Таким образом, при достижении электромагнитного момента максимального значения наступает предел устойчивой работы двигателя. Следовательно, для устойчивой работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы номинальный момент был меньше максимального. В этом случае двигатель будет работать устойчиво не только при номинальной нагрузке, но будет способен выдерживать некоторые перегрузки, что необходимо для надежной работы двигателя в электроприводе. [15]

Источник

Что такое устойчивая работа асинхронного двигателя

§ 4.8. УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Факторы, определяющие устойчивость. Под устойчивостью работы электродвигателя понимают способность двигателя восстанавливать установившуюся частоту вращения при кратковременных возмущениях (изменениях нагрузки, напряжения питающей сети и пр.).

Рассмотрим известное из механики условие равновесия моментов, приложенных к ротору двигателя:

При М = M ст ускорение ротора

Устойчивость зависит от конкретных условий, при которых работает электродвигатель, в частности от формы механических характеристик двигателя и приводимого им во вращение производственного механизма.

Механические характеристики некоторых производственных механизмов (а) и графики для определения статической устойчивости асинхронного двигателя (б)

На рис. 4.23, а для примера приведено несколько типичных механических характеристик различных производственных механизмов. Для грузоподъемных механизмов (кранов, лифтов, лебедок и т. п.) характерным является неизменность статического момента М ст , его практическое постоянство независимо от частоты вращения (прямая 1 на рис. 4.23, а). Вентиляторы, центробежные насосы, гребные винты и прочие механизмы имеют характеристику (кривая 2), при которой нагрузочный момент М ст резко увеличивается с ростом частоты вращения. Эту характеристику часто называют вентиляторной. Бетономешалки, шаровые мельницы и некоторые другие механизмы имеют большое трение в состоянии покоя и при малых частотах вращения, поэтому в таких механизмах с ростом частоты вращения нагрузочный момент падает (кривая 3).

Устойчивость «в малом». Рассмотрим работу асинхронного электродвигателя [механическая характеристика 1 на рис. 4.23, б], приводящего во вращение производственный механизм, у которого статический (нагрузочный) момент М ст падает с увеличением частоты вращения (механическая характеристика 2). В этом случае условие М = М ст выполняется в точках А и В при значениях частоты вращения п А и п B. Однако в точке В двигатель не может работать устойчиво, так как при малейшем изменении момента М ст (нагрузки) и возникающем в результате этого отклонении частоты вращения от установившегося значения появляется избыточный замедляющий или ускоряющий момент ± (ММ ст ), увеличивающий это отклонение. Например, при случайном небольшом увеличении статического момента М ст ротор двигателя начинает замедляться, а его частота вращения п 2 — уменьшаться. При работе машины в режиме, соответствующем точке В, т. е. на участке М П характеристики 1, это приводит к уменьшению электро­магнитного момента М, т. е. к еще большему возрастанию разности (ММ ст ). В результате ротор продолжает замедляться до полной остановки. При случайном уменьшении статического момента ротор начинает ускоряться, что приводит к дальнейшему увеличению момента М и еще большему ускорению до тех пор, пока машина не переходит в режим работы, соответствующий точке А. При работе машины в режиме, соответствующем точке А, двигатель работает устойчиво, так как при случайном увеличении момента М ст и замедлении ротора (т. е. уменьшении частоты вращения п 2 ) электромагнитный момент М возрастает. Когда момент М станет равным новому значению М ст , двигатель снова работает с установившейся, но несколько меньшей частотой вращения.

Таким образом, асинхронный двигатель при работе на участке С — М механической характеристики обладает свойством внутреннего саморегулирования, благодаря которому его вращающий момент автоматически регулируется по закону М = М ст . Это регулирование осуществляется за счет увеличения или уменьшения частоты вращения ротора п 2 , т. е. система регулирования является статической.

Сравнивая условия работы двигателя в точках А и В, можно сделать вывод, что работа двигателя устойчива, если с увеличением частоты вращения п 2 статический момент М ст уменьшается медленнее, чем электромагнитный момент двигателя М. Это условие представим в следующем виде:

Оно выполняется практически для всех механизмов с падающими характеристиками М ст = f(n) и с характеристиками, не зависящими от частоты вращения (кривые 3 и 1 на рис. 4.23, а), если двигатель работает на участке С — М характеристики 1 (рис. 4.23,6). Следовательно, двигатель, приводящий во вращение подобные механизмы, может устойчиво работать только в диапазоне изменения скольжения 0 sкр . При s > s кр , т.е. на участке М — П механической характеристики 1, устойчивая работа становится невозможной.

При работе электродвигателя совместно с производственным механизмом, имеющим вентиляторную характеристику (см. рис. 4.23, а), устойчивая работа возможна и на участке М — П механической характеристики 1, т. е. при S > S кp . Однако допускать работу при скольжениях, больших критического, не следует, так как при этом резко уменьшается КПД двигателя, а потери мощности в его обмотках становятся настолько большими, что могут в короткое время вывести двигатель из строя.

Устойчивость «в большом». Практически условие (4.54) является необходимым, но недостаточным. В эксплуатации возможны не только кратковременные небольшие изменения М ст , но и существенные увеличения нагрузочного момента при резких изменениях режима работы. Когда двигатель работает при скольжении, меньшем s кp , но близком к нему, случайная перегрузка двигателя может привести к его остановке при Мст > M max . Поэтому максимальный момент иногда называют опрокидывающим моментом.

При больших перегрузках устойчивость работы двигателя обеспечивают путем выбора номинального момента М ном max . Отношение k м = M max /М ном , называемое перегрузочной способностью, регламентируется ГОСТом. Перегрузочная способность для различных двигателей различна: k м = 1,7 ÷ 3,5. Большие значения имеют двигатели, предназначенные для работы с большими перегрузками, — крановые, металлургические и т. п.

Рис. 4.24. Механические характеристики асинхронного двигателя при различных напряжениях

Увеличение перегрузочной способности асинхронного двигателя ведет к возрастанию его габаритов и массы или к снижению энергетических показателей. Из формулы (4.48) видно, что значение максимального момента приблизительно обратно пропорционально индуктивным сопротивлениям Х 1 + Х‘ 2 обмоток. Для увеличения перегрузочной способности двигателя следует уменьшать эти сопротивления, т. е. числа витков обмоток статора и ротора. А это приводит к возрастанию магнитного потока (а следовательно, к увеличению сечения магнитопровода) и тока холостого хода. Поэтому двигатели с повышенным значением k м имеют большие габариты и массу, а ток холостого хода у них достигает 40 — 60% от номинального.

Большое значение для обеспечения устойчивой работы асинхронных двигателей имеет качество электроснабжения. Вращающий момент асинхронного двигателя зависит от квадрата питающего напряжения [см. (4.56) и (4.48)]. Поэтому даже незначительное уменьшение напряжения влияет на максимальный момент, а значительное уменьшение может вызвать остановку двигателя.

На рис. 4.24, а и б для примера приведены механические характеристики асинхронного двигателя при номинальном напряжении U l = U ном (кривая 1) и напряжении U l = 0,7U ном (кривая 2). Во втором случае электромагнитный момент уменьшается примерно в два раза, и работа двигателя при номинальной нагрузке становится невозможной. ГОСТом установлено, что длительное изменение напряжения в электрических сетях, питающих силовое оборудование, не должно отличаться от номинального более чем на — 5% и +10%.

Источник

Условия устойчивой работы асинхронного двигателя

Исполнительный механизм (станок, вентилятор, транспортное средство и т. п.) приводится в движение посредством двигателя. Установившийся режим работы агрегата наступает при такой скорости (скольжении) двигателя, при которой его электромагнитный момент М уравновешивает момент статического сопротивления:

М2 — тормозной момент исполнительного механизма; М— тормозной момент, обусловленный механическими и магнитными потерями внутри двигателя.

В установившемся режиме скорость двигателя и механизма остается неизменной во времени. Если равенство М= Мс нарушается, то происходит изменение скорости в соответствии с известным из механики уравнением движения

где составляющая Jdω/dt называется динамическим моментом (J– момент инерции вращающихся частей двигателя и механизма).

Из (3.12) следует: 1) при М>МС будет происходить разгон агрегата;

2) при М s’), то разность моментов М — Мс

Аналогичным путем можно показать, что точки со скольжением s и являются точками устойчивого равновесия, так как при случайных отклонениях возникает избыточный момент, стремящийся вернуть систему в исходную точку.

Работа при скольжениях s», близких к 1, будет протекать с большими токами и низким КПД, поэтому чаще всего механические характеристики двигателя и исполнительного механизма выбирают так, чтобы единственная устойчивого их равновесия располагалась на линейной части характеристики M=f(s) при небольших скольжениях.

В общем случае критерием устойчивости является выполнение неравенств

или

Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 2705 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Adblock
detector