Как определить число пар полюсов асинхронного двигателя по обмоткам

Как определить число пар полюсов асинхронного двигателя по обмоткам

3-1. ЧИСЛО ПАР ПОЛЮСОВ. ШАГ ВИТКА

Для двигателей переменного тока (асинхронных и синхронных) число пар полюсов определяет скорость вращения, т. е. число оборотов в минуту. Оно определяется из следующей зависимости:

У асинхронных двигателей приведенное выше выражение определяет «синхронную» скорость вращения, которую двигатель развивает без нагрузки.

При нагрузке скорость вращения незначительно замедляется, появляется так называемое «скольжение».

Скольжение представляет собой разность между синхронным и действительным числом оборотов ротора в минуту, разделенную на синхронное число оборотов в минуту:

Величина скольжения при номинальной нагрузке для обычных асинхронных двигателей колеблется в пределах 2—3%, для асинхронных двигателей с повышенным скольжением она может достигать 10% и более при номинальной нагрузке.

Для того, чтобы синхронный генератор мог работать, число пар полюсов индуктора и рабочей обмотки 1 должно быть одинаковым; то же относится к асинхронному двигателю с фазным ротором, у которого обмотки статора и ротора должны иметь одинаковое число пар полюсов.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя может работать при различном числе полюсов статорной обмотки.

Для того чтобы в обмотке образовалось требуемое число пар полюсов р, необходимо соединить проводники в витки-катушки (секции) и катушки между собой так, чтобы были выдержаны определенные расстояния«шаги» между сторонами (проводниками) витка-катушки и между самими катушками или их группами.

Шаг витка должен быть равен полюсному делению (диаметральный шаг) или несколько меньше его (укороченный шаг).

Полюсное деление х выражается числом пазов (или зубцов), приходящихся на полюс:

Шаг витка У также выражается числом пазов, лежащих между проводниками, образующими стороны витка.

Шаг витка должен быть близок к полюсному делению.

Если, например, нужно обмотать статор (ротор), имеющий 48 пазов, так, чтобы получить четырехполюс-ную обмотку, то полюсное деление будет равно:

Шаг катушек, следовательно, может быть взят равным 12 пазам или несколько меньше, например 10 пазам.

1 Рабочей (якорной) обмоткой генератора может быть как статорная, так и роторная. В последнем случае вырабатываемый ток подается через контактные кольца и щегки.

В первом случае стороны катушки расположатся в пазах 1 и 1 + 12=13, во втором случае — в пазах 1 и 1 + 10=11.

В первом случае будем иметь обмотку с диаметральным шагом катушек, во втором случае — обмотку с укороченным шагом, равным 10/12, или 83% диаметрального.

Укорочение составит, следовательно, 17% диаметрального шага.

Укорочение шага приводит к некоторому уменьшению э. д. с. (электродвижущей силы) витка, так как уменьшается его площадь, а следовательно, и охватываемый им магнитный поток, однако оно является весьма полезным, так как уменьшает длину лобовых соединений и в результате расход меди и потери в обмотке и, кроме того, улучшает форму кривой э. д. с.

Наиболее благоприятной формой кривой э. д. с. (т. е. кривой, которая изображает зависимость величины э. д. с. от времени) является синусоида. В этом случае электрические машины имеют минимальные потери и наилучшие характеристики. Форма кривой э. д. с. зависит от формы кривой магнитного потока, который эту э. д. с. индуцирует. Придать точно синусоидальную форму кривой магнитного потока весьма затруднительно, поэтому желательно, чтобы обмотка даже при несинусоидальном магнитном потоке давала бы синусоидальную э. д. с.

Несинусоидальный магнитный поток можно представить себе состоящим из основного изменяющегося точно по синусоиде (он называется потоком первой гармоники) и имеющего заданное для машины число пар полюсоь и наложенных на него также синусоидальных потоков (т. н. высших гармонических) с числом пар полюсов в 2, 3, 4, 5, . . ., п раз больше основного. Соответственно полюсное деление потоков высших гармонических в 2, 3, 4, 5, . . ., п раз меньше основного. В машинах, у которых северные и южные полюсы одинаковы, имеют место только иечетные 3, 5, 7, 9 и т. д. гармонические. Если укорочение шага составляет, напри-мер, 75=20% полюсного деления, то для 5-й гармонической это означает укорочение на 100%, т. е. целиком на однб полюсное деление 5-й гармонической. При этом виток будет охватывать две положительные и две отри-

Читайте также:  Запуск двигателя с помощью прикуривания

цательные полуволны 5-й гармоники и, следовательно, общий поток 5-й гармонической, охватываемой витком, и э. д. с. 5-й гармоники будут равны нулю.

Аналогичное положение создается для 3-й гармоники, если укоротить шаг на ‘/з полюсного деления. Поэтому при относительно небольшом уменьшении основной э. д. с. можно в сильной степени уменьшить э. д. с. от высших гармоник и получить, следовательно, близкую к синусоидальной э. д. с. витка.

При слишком большом укорочении шага начинает превалировать уже уменьшение основной э. д. с, что недопустимо. Поэтому укорочение шага обычно не превышает Уз полюсного деления, т. е. шаг не берется менее 0,66 полюсного деления.

Исключения составляют специальные обмотки, например обмотки для переключения на два числа полюсов.

В связи с тем что обмотки размещаются в пазах и проводимость воздушного зазора между зубцами и между пазами статора и ротора для магнитного потока получается различной (в особенности при открытых пазах), в кривой магнитного потока появляются так называемые зубцовые гармоники, отражающие пульсацию потока из-за изменения проводимости воздушного зазора. Очевидно, что исключить эти гармонические за счет укорочения шага нельзя, так как двойное полюсное деление зубцовой гармоники равно зубцовому делению и укорочение шага, равное полюсному делению этой гармоники означает необходимость положить виток, не в паз, а на зубец.

Радикальным способом борьбы с зубцовыми гармониками является скос пазов. Зубцовые гармоники могут быть уменьшены также за счет применения обмоток с дробным числом пазов на полюс и на фазу.

При выполнении обмоток стремятся обычно распределить витки на возможно большее число пазов, которые при этом получаются меньше.

Такое распределение обмотки позволяет получить меньший поток рассеяния, т. е. вредный для работы машины магнитный поток, который не проходит из ста-гора в ротор, а замыкается вокруг паза. Кроме того, сами зубцы и пазы становятся мельче, что уменьшает

зубцовые гармоники (пульсации). Улучшается и отдача тепла от обмотки к активной стали. С другой стороны, поскольку каждую катушку в пазу приходится изолировать, большое число пазов влечет за собой потерю места в пазах на изоляцию и соответственное уменьшение мощности, особенно в машинах с высоким напряжением. Эти соображения определяют выбор числа пазов. Свойства обмотки и ее схема в значительной степени зависят от числа пазов на полюс и фазуq.

Источник

Асинхронный двигатель.

Дата добавления: 2015-08-31 ; просмотров: 8656 ; Нарушение авторских прав

Принцип действия основан на использовании явления вращающегося магнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Примечание: для упрощения понимания создания вращающегося магнитного поля следует вспомнить об обратимости электрических и электромагнитных явлений. Так, например, для получения 3-х фазного переменного напряжения при помощи 3-х фазного генератора необходимо было вращать ротор с его магнитным полем. Но если, наоборот, подать 3-х фазное напряжения на статорные обмотки, то они создают вращающееся магнитное поле. Причем, за один период изменения тока в любой статорной обмотке магнитное поле повернётся на 360 градусов, т.е. на 1 оборот.

Простейший асинхронный двигатель состоит из статора и ротора. В пазах сердечника статора укладывают 3 обмотки, смещенные относительно друг друга на 120 градусов. Концы обмоток выводятся в клемную коробку двигателя, где они соединяются между собой или по схеме «звезда» или «треугольник».

Читайте также:  Когда считается что двигатель перегрет

Ротор представляет собой вал с шихтованным сердечником и в пазы сердечника, без изоляции, укладывают обмотку типа «беличьей клетки». Такой ротор называют короткозамкнутым. В маломощных машинах обмотку ротора выполняют заливкой алюминиевого сплава в пазы ротора. При этом отливку выполняют за одно целое с короткозамыкающими кольцами и лопатками вентилятора.

При подаче 3-х фазного напряжения на статорные обмотки двигателя они создают вращающееся магнитное поле. Данное магнитное поле пересекает проводники ротора и в них индуктируется ЭДС. Так как проводники ротора замкнуты между собой, то под действием ЭДС по ним потечет ток. На проводники с током ротора, находящимся в магнитном поле статора, будут действовать выталкивающие силы. Эти выталкивающие силы и создают вращающий момент на валу ротора, под действием которого ротор вращается в ту же сторону, куда вращается магнитное поле статора.

Частота вращения магнитного поля статора обозначается – n1,и определяется по формуле:

n1= 60f/P

где: f – частота питающего тока

P –число пар полюсов

60 –коэффициент перевода единиц измерения из об/сек в об/мин

На локомотивах применяют асинхронные двигатели с разным количеством обмоток. Причем, количество обмоток всегда кратно 3. Таким образом, двигатели могут иметь 3 обмотки, 6 обмоток, 9 обмоток и т.д. Каждые 3 обмотки у асинхронного двигателя приравнивается к одной паре полюсов. Соответственно, при увеличении количества статорных обмоток частота вращения магнитного поля уменьшается.

Данные о величине частоты вращения разнополюсных машин при питании током промышленной частоты (f=50Гц) приведены в таблице:

Количество статорных обмоток Количество пар полюсов (Р) Подсчет n1 по формуле Значение n1 ( об/мин) Примечание
60×50/1 3 обмотки по кругу занимают пространство 360 0 , поэтому за один период изменения тока магнитное поле повернется на360 0 .
60×50/2 3 обмотки из 6 по кругу занимают пространство 180 0 , поэтому за один период изменения тока магнитное поле повернется на180 0 .
60×50/3 3 обмотки из 9 по кругу занимают пространство 120 0 , поэтому за один период изменения тока магнитное поле повернется на120 0 .

Частота вращения ротора обозначается – n2

Для того, чтобы на валу ротора создавался вращающий момент, необходимо выполнение данного условия:

Поэтому такие двигатели называются асинхронными. Приставка «а» означает «не», то есть несинхронные двигатели.

Отставание ротора от магнитного поля статора характеризуется скольжением (S). Скольжение определяется по данной формуле:

Скольжение показывает, на сколько процентов частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля статорных обмоток. Значение n2 при определенном скольжении для различных асинхронных двигателей приведены в таблице:

Количество статорных обмоток Количество пар полюсов (Р) n1 (об/мин) S (%) S (об/мин) n2 (об/мин)

Механическая характеристика и свойства асинхронных двигателей.

Механическая характеристика – представляет собой графическую зависимость частоты вращения ротора (n2) от величины вращающего момента (Мвр). При снятии данной характеристики вращающий момент изменяют за счет изменения механической нагрузки на валу двигателя.

Данная характеристика показывает:

1. При Мвр=0, частота вращения ротора(n2) равна частоте вращения магнитного поля статорных обмоток (n1). Но в реальности, даже в режиме холостого хода, на вал двигателя будет действовать момент сопротивления (трение в подшипниках крепления вала, сопротивления от воздушной среды и т.д.). Поэтому, по принципу саморегулирования, на валу двигателя всегда будет создаваться вращающий момент, компенсирующий момент сопротивления. Следовательно, всегда будет выполняться условие n2‹ n1

2. Верхняя часть характеристики до точки В считается рабочей. По этой части характеристики видно, что при увеличении механической нагрузки на валу частота вращения ротора уменьшается незначительно. Соответственно, асинхронный двигатель обладает жесткой частотной характеристикой.

Читайте также:  На каких двигателях бмв гнет клапана

3. В точке В асинхронный двигатель развивает максимальный вращающий момент, который называется критическим моментом. Для большинства асинхронных двигателей такой момент возникает при величине скольжения Sкрит=10-20%.Если величина механической нагрузки будет больше Мкр, то происходит «опрокидование» двигателя, то есть вращающий момент резко уменьшается и ротор останавливается. Данный процесс показан нижней частью механической характеристики.

Источник

Определение технических характеристик асинхронного двигателя

В данное статье речь пойдет о расчете таких технических характеристик асинхронного электродвигателя, которые не приводятся на щитке электродвигателя, а именно: число пар полюсов (число пар катушек на фазу), скольжение при номинальной нагрузке, полной мощности, активной мощности и потере в двигателе при номинальной нагрузке.

На щитке асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа АИР71В4У2 имеются следующие обозначения:

  • ∆/Y – схема соединения обмоток двигателя;
  • 220/380 В; 3,4/1,94 А — при схеме соединения обмоток статора в треугольник, мы должны подключатся к напряжению 220 В, при схеме соединения обмоток статора в звезду подключаем напряжение 380 В, соответственно и переменный ток будет равен для соединения в треугольник при напряжении 220 В – 3,4 А, а при схеме соединения в звезду – 1,94 А.

Проверить данные по току, можно рассчитав по формулам:

Для схемы соединения треугольник:

Для схемы соединения звезда:

  • 0,75 кВт – номинальная (полезная) мощность;
  • n2 = 1350 об/мин – частота вращения электродвигателя при номинальной нагрузке в минуту;
  • КПД = 75 % — коэффициент полезного действия, характеризуется отношением номинальной (полезной) мощности развиваемой на валу, к активной мощности, потребляемой им из сети. Определяется по формуле:

  • сosϕ = 0,78 – коэффициент мощности, для вычисления его достаточно активную мощность Р, разделить на полную мощность S:

Разобравшись какие технические данные представлены на щитке двигателя, перейдем теперь непосредственно к определению величин, о которых шла речь в начале статьи.

1. Определяем число пар полюсов по формуле:

Если нужно знать количество полюсов, формула будет иметь такой вид:

где:
f = 50 Гц – частота переменного тока;

2. Определяем скольжение при номинальной нагрузке:

где:
n1 – синхронная скорость двигателя, зависящая от числа пар полюсов, так для одной пары полюсов – 3000 об/мин, для двух пар – 1500 об/мин, для трех пар – 1000 об/мин.

3. Определяем полную мощность двигателя при номинальной нагрузке:

4. Определяем активную мощность, потребляемая двигателем при номинальной нагрузке:

5. Определяем потери в двигателе при номинальной нагрузке:

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

В данном примере, я буду рассчитывать ток утечки в сети при выборе УЗО для защиты водонагревателя типа.

В данной статье я буду рассматривать 2 примера определения потери напряжения в воздушной линии 10 кВ.

Основная цель токоограничивающего реактора (далее реактор)– это ограничение тока к.з. за реактором, при.

В соответствии с техническим заданием на проектирование ПС 110/35/10кВ «Радуга» которая находится в АР.

Представляю вашему вниманию таблицу с расчетными формулами для определения основных параметров силовых.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник

Adblock
detector