Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

«Анализ механических характеристик электродвигателя переменного тока»

Введение

Электродвигатели переменного тока - электрические машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, а также являются наиболее совершенным и распространенным видом привода машин и механизмов, преобразующих электрическую энергию в механическую.

В основе работы электродвигателей лежит процесс электромагнитной индукции, которая возникает при движении проводящей среды в магнитном поле.

В качестве проводящей среды обычно используется обмотка, состоящая из достаточно большого количества проводников, соединенных между собой надлежащим способом. Магнитное поле в электродвигателе создается либо с помощью постоянных магнитов, либо возбуждающими обмотками, которые обтекаются токами. Электродвигатели обратимы, то есть могут работать по преобразованию электрической энергии в механическую и наоборот, в режиме генератора.

Электродвигатели состоят из защитного корпуса, в котором находится неподвижный полый цилиндрический статор, набранный из отдельных, изолированных друг от друга пластин электротехнической (магнитной) стали. На внутренней стороне статора в пазах расположены витки обмотки возбуждения из медной проволоки. Внутри статора располагается подвижный, вращающийся на валу ротор, состоящий тоже из стальных пластин, также изолированных друг от друга термостойким лаком. В пазах ротора располагаются витки медной обмотки. Обмотка статора подсоединяется к источнику переменного тока.

Электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные, в зависимости от того, в каком отношении находится скорость вращения к частоте.

Электродвигатели переменного тока имеют номинальный режим работы, который соответствует продолжительному режиму, кратковременному, повторно-кратковременному или перемежающимися режиму работы. Также электродвигатели имеют номинальные параметры.

При изготовлении и выборе электродвигателей большое значение имеют условия их эксплуатации и климатические условия, в зависимости от которых используются разные виды электродвигателей, имеющие конструкционные особенности, делающие их пригодными для эксплуатации в различных условиях.

При выборе электродвигателя необходимо учитывать коэффициент их полезного действия, а также нужно учитывать потери электрической энергии в проводниках, питающих электродвигатель.

Электродвигатели переменного тока имеют большое значение для удовлетворения потребностей промышленного производства. Они используются в большинстве электроприводов. Так, например, синхронные электродвигатели используются в качестве двигателей в крупных установках, таких, как привод поршневых компрессоров, воздуховодов, гидравлических насосов и т. д.

Асинхронные двигатели также применяются в промышленности, например, для приводов крановых установок общепромышленного назначения, а также различных грузовых лебедок и других устройств, необходимых в производстве.

1. Основные сведения

Электрические двигатели переменного тока подразделяются на синхронные и асинхронные двигатели.

Синхронные электрические двигатели - такие двигатели, скорость вращения которых находится в постоянном отношении к частоте электрической сети, для асинхронных - отношение непостоянно. Скорость вращения асинхронных двигателей изменяется с изменением нагрузки.

Асинхронные электродвигатели могут иметь преобразовательное устройство в виде коллектора (коллекторные машины), или быть без него (бесколлекторные).

Режим работы электродвигателей определяется основными энергетическими процессами, происходящими в них (двигательный, генераторный, тормозной и преобразовательный), а также режим работы должен иметь количественную оценку. Количественный режим работы характеризуется целым рядом электрических и механических величин: токами, напряжения, мощностью, скоростью вращения и другими. Электрический двигатель предназначен для работы в определенных внешних условиях с определенными значениями параметров (токи, напряжение, мощность и другие), при которых она эксплуатируется в течении заданного и достаточно длительного срока.

Указанные значения различных величин, определяющих режим работы электродвигателя носят названия номинальных, а сам режим - номинальный.

Наиболее важные номинальные величины указываются на специальном щитке электрического двигателя.

Если электродвигатель работает в режиме, по характеру подобному номинальному, со значением величин, отличающихся от номинальных, но не приводящих к снижению надежности электродвигателя, то это нормальный режим работы, в противном случае аномальный.

Все допустимые нормальные и аномальные режимы специально оговариваются в ГОСТ, технических условиях и инструкциях эксплуатации.

Наибольшее распространение среди электрических двигателей переменного тока получили асинхронные электродвигатели с трехфазной симметричной обмоткой на статоре, питаемые от сети переменного тока и с трехфазной или многофазной обмоткой на роторе. Асинхронные двигатели в основном используются как двигатели, в то время как синхронные двигатели в основном используются как генераторы, так как электрический двигатель может работать как в двигательном, так и в генераторном режиме.

Асинхронные электродвигатели малой мощности часто выполняют однофазными, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от двухпроводной сети. Эти двигатели широко применяются в бытовой технике. В промышленности широкое применение получили трехфазные электрические двигатели, питаемые от трехпроводной промышленной сети.

В большинстве асинхронных электродвигателей применяется короткозамкнутый ротор. Обмотка короткозамкнутого ротора выполняется в виде цилиндрической клетки из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции вставляются в пазы сердечника ротора.

Асинхронные электродвигатели выпускаются отечественной промышленностью в виде единых серий, охватывающих все необходимые мощности и частоты вращения. В основном выпускаются двигатели для питания от сети с частотой 50Гц. Двигатели общего применения имеют твердую шкалу мощностей при всех частотах вращения.

Буквенное обозначение всех серий асинхронных двигателей включает букву А (асинхронный), следующие буквы, входящие в обозначение отражают особенности конструкции двигателя.

С 1978 года асинхронные двигатели мощность от 0,06 до 400 кВт при частоте вращения от 500 до 3000 оборотов в минуту выполняются главным образом в виде серии 4А, которая заменила в этом диапазоне мощностей серию А2. Двигатели 4А в полной мере удовлетворяют рекомендациям МЭК (Международная электротехническая комиссия) в отношении габаритов и установочно-присоединительных размеров, что обеспечивает взаимозаменяемость отечественных электродвигателей с зарубежными электродвигателями.

В основном выпускаются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, предназначенные для общего применения в промышленности в условиях умеренного климата.

Номинальные значения климатических факторов определяются по действующим ГОСТам, но при этом высота над уровнем моря должна быть не более 1000 м, воздушная среда с запыленностью не более: 2 мг на метр кубический для двигателей защищенного исполнения и 10 мг на метр кубический для двигателей закрытого обдуваемого исполнения (среда не взрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и изоляцию, а также токопроводящие части).

Номинальные данные двигателя относятся к продолжительному режиму работы при питании от сети 50Гц.

По степени защищенности от воздействия окружающей среды двигатели изготавливают в двух вариантах: защищенные (1P23) и закрытые обдуваемые (1P44).

Двигатели имеют стандартную шкалу мощностей, применяемую при всех частотах вращения: 0,06; 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; 11,0; 15,0; 18,5; 22; 30; 37; 45; 55; 75; 90; 110; 132; 160; 200; 250; 315; 400 кВт.

Шкала высот осей вращения (над фундаментной плитой) соответствует рекомендациям МЭК: 50; 56; 63; 71; 80; 90; 100; 112; 132; 160; 180; 200; 225; 250; 280; 315; 355 мм.

При обозначении электродвигателей цифрой указывается порядковый номер серии, затем наименование двигателя - например А (асинхронный); далее обозначается исполнение двигателя (например: Н - защищенное исполнение); затем указывается материал из которого сделана станина и щиты двигателя (А - станина и щиты из алюминия, X - станина из алюминия и чугунные щиты); далее 50-355 - высота оси вращения; S,L,M - установочные размеры по длине корпуса; A,B - обозначается длина магнитопровода (A - первая длина, вторая длина - B).

Также указывается число полюсов двигателей: 2, 4 , 6, 8, 10, 12; климатическое исполнение, учитывающее возможность перегрева двигателя при работе и повреждении его изоляции (У - умеренный климат, С - северное, Т-тропическое), далее указывается категория размещения цифрой в соответствии со стандартом ( например - 3).

Например: 4АА56А2У3 -электродвигатель серии 4, асинхронный, закрытого исполнения, станина и щиты из алюминия, с высотой оси вращения 56 мм, магнитопровод первой длины, двухполюсной, для районов умеренного климата, 3 категории размещения. Двигатели мощностью 0,12 … 0,37 кВт изготавливаются на напряжение 220… 380 В, 0,55 … 110 кВт - на напряжение 220 … 380 и 380 … 680 В, мощностью 132 … 400 кВт на напряжение 380 … 680 В.

Помимо основного исполнения серия имеет ряд электрических модификаций и несколько специализированных исполнений: химостойкие, влагоморозостойкие на частоту 60 Гц и другие. Размеры всех модифицированных и специализированных исполнений совпадают с размерами соответствующих двигателей основного исполнения. Отрезок серии имеет твердую шкалу мощностей: 200; 250; 320; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250 кВт.

Для каждого из габаритов бывают 2-3 варианта двигателей в зависимости от длины магнитопровода.

По способу защищенности от воздействия окружающей среды двигатели имеют два исполнения: брызгозащитное (обеспечивает защиту от попадания внутрь капель, падающих под углом 60 градусов к вертикали (двигатели обозначаются А2); закрытые двигатели - обеспечивают защиту от попадания твердых тел диаметром не менее 1 мм и брызг воды любого направления (двигатели обозначаются АО2)

Синхронные электродвигатели - двухобмоточные электрические машины, одна из обмоток которых присоединяется к электрической сети с постоянной частотой вращения, а 2 обмотка возбуждается постоянным током, частота вращения ротора не зависит от нагрузки.

Применяются в качестве двигателей в крупных установках (привод поршневых компрессоров, воздухопроводов и т. д.), в основном используются в качестве генераторов.

Номинальные данные для синхронных двигателей: механическая мощность на валу двигателя кВт; коэффициент мощности; КПД; схема соединений фаз обмоток статора; линейное напряжение обмотки статора В; частота вращения (об/мин); частота тока статора Гц; линейный ток статора А; напряжение и ток обмотки возбуждения.

Каждый двигатель маркируется. На корпусе каждого двигателя должна быть прочно укреплена табличка, на которой указаны: товарный знак предприятия - изготовителя; тип двигателя с указанием климатического исполнения и категории; заводской номер двигателя; номинальный режим работы; номинальные - мощность, кВт; напряжение,В; сила тока, А; частота вращения, об/мин; система возбуждения; напряжение параллельной обмотки, В; масса; год выпуска; стандарт.

Для двигателей взрывозащищенных на видном месте должны быть нанесены знак взрывозащиты (ВЗГ) и возле заземляющих зажимов - знаки заземления.

Электродвигатели переменного тока нашли самое широкое применение в промышленности, они используются для привода быстроходных механизмов, для привода насосов, вентиляторов, прокатных станов и т. д. Электродвигатели применяются во многих отраслях промышленности.

2. Основные показатели

При выборе электрического двигателя переменного тока учитываются такие характеристики, как:

Коэффициент их полезного действия, определяемый как отношение полезно затрачиваемой им мощности ко всей мощности, которая подводится к рассматриваемому оборудованию.

Коэффициент полезного действия линии электропередачи, который называется коэффициентом мощности или величиной «косинуса фи». Этот коэффициент равен отношению активной мощности электрической цепи к полной подведенной к ней мощности. Величина косинуса фи зависит от устройства и принципа действия электрического оборудования, электрических сетей и систем. Чем больше величина косинуса, чем ближе она к 1, тем эффективнее и экономнее расходуется электроэнергия. Эта величина не должна быть ниже 0,9.

При оценке электродвигателей также используются их рабочие характеристики, которые представляют собой зависимости параметров двигателя от мощности на валу. Ими являются: скоростная, моментная, характеристика коэффициента мощности, характеристика КПД.

Также существуют следующие характеристики, позволяющие охарактеризовать данный вид продукции:

Номинальный режим работы - режим работы, для которого двигатель предназначен.

Номинальные параметры электрической машины, характеризующие номинальный режим ее работы, относятся к работе машины на высоте до 1000 м над уровнем моря и при температуре газообразной охлаждающей среды до +40 градусов Цельсия и охлаждающей воды до +30 градусов.

Номинальные режимы работы электрических машин, которые включают продолжительный, кратковременный, повторнократковременный и перемежающийся режимы работы.

Номинальная мощность - полезная механическая мощность на валу, выражается в Вт, кВт, МВт, указывается на заводском щитке электродвигателя.

Номинальное напряжение - соответствующее номинальному режиму работы электродвигателя.

Номинальное напряжение возбуждения электродвигателя.

Номинальный ток электрического двигателя - ток, соответствующий номинальному режиму работы.

Номинальный ток возбуждения электродвигателя - ток возбуждения, соответствующий номинальному режиму работы.

Номинальная частота вращения электрической машины.

Номинальное изменение частоты вращения электродвигателя.

К параметрам, необходимым для характеристики электродвигателей также относятся: рабочая температура отдельных частей электродвигателя, коэффициент инерции, начальный пусковой ток, начальный пусковой вращающий момент, минимальный вращающий момент, максимальный вращающий момент, предельно допускаемые превышения температур частей электродвигателя, высота оси вращения электродвигателя.

Технико-экономические показатели - размеры, масса и стоимость электродвигателя - зависят от его главных размеров - внутреннего диаметра сердечника якоря и его длины. В свою очередь главные размеры зависят от мощности двигателя, частоты вращения, а также основных электромагнитных нагрузок в номинальном режиме - индукции в воздушном зазоре и линейной нагрузки.

Вся совокупность параметров позволяет охарактеризовать данный вид продукции.

3. Механическая характеристика электродвигателя переменного тока

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

М = Р_эм /щ₁ (1)

где

щ₁ = 2 р n₁ /60 = 2р f₁ (2)

- угловая синхронная скорость вращения.

Подставив в (1) значение электромагнитной мощности по (5), получим

М = Р_э2/ (щ₁ s) = m₁ I ^{? 2}₂ r^?₂ /(щ₁ s) (3)

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

Формула электромагнитного момента асинхронной машины (Нм):

М = (4)

Параметры схемы замещения асинхронной машины r₁, r '₂ , х₁ и х'₂ , входящие в выражение (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 M 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), 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) и приравнять ее нулю: dM /ds = 0. В результате

s_кр = ± r^/₂ / (5)

Подставив значение критического скольжения (5) в выражение электромагнитного момента (4), после ряда преобразований получим выражение максимального момента (Нм):

M_max = ± (6)

В (5) и (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

S_кр ? ± r^/₂ /(x₁ +x^/₂) (7)

и максимального момента (Нм)

M_max = ± (8)

Рис. 1. Зависимость режимов работы асинхронной машины от скольжения

Анализ выражения (6) показывает, что максимальный момент асинхронной машины в генераторном режиме больше, чем в двигательном (M_{max г} > М_{mах д}). На рис. 1 показана механическая характеристика асинхронной машины М = f (s) при U₁ = const. На этой характеристике указаны зоны, соответствующие различным режимам работы: двигательный режим (0 < s ? 1), когда электромагнитный момент М является вращающим; генераторный режим ( - ? < s < 0) и тормозной режим противовключением (1 < s < + ?), когда электромагнитный момент М является тормозящим.

Из (4) следует, что электромагнитный момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения сети:

M ? U₁². Это в значительной степени отражается на эксплуатационных свойствах двигателя: даже небольшое снижение напряжения сети вызывает заметное уменьшение вращающего момента асинхронного двигателя. Например, при уменьшении напряжения на 10% относительно номинального (U₁ = 0,9U_ном) электромагнитный момент двигателя уменьшается на 19% : M^/ =0,9² M, где М-- момент при номинальном напряжении сети, а М^/ -- момент при пониженном напряжении.

Для анализа работы асинхронного двигателя удобнее воспользоваться механической характеристикой M = f (s), представленной на рис. 2. 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) скольжение s = 1, получим выражение пускового момента асинхронного двигателя (Нм)

М_п = (9)

Рис. 2 Зависимость электромагнитного момента асинхронного двигателя от скольжения

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_mах. 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.

М = М₀ + M₂ ⁼ M_ст (10)

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 x₁ 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), (6) и (8), не мoгyт быть использованы для расчета пускового момента по (9).

Статический момент М_ст 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 устано вившийся режим работы двигателя определится точкой на механической характеристике с координатами М = М_ном и s = s_ном, где М_ном и s_hom -- номинальные значения электромагнитного момента и скольжения.

Из анализа механической характеристики также следует, что устойчивая работа асинхронного двигателя возможна при скольжениях меньше критического (s < s_кр), т. е. на участке ОА механической характеристики. Дело в том, что именно на этом участке изменение нагрузки на валу двигателя сопровождается соответствующим изменением электромагнитного момента. Так, если двигатель работал в номинальном рехиме (М_ном; s_hom), то имело место равенство моментов: М_ном = M₀ + М^/₂. Если произошло увеличение нагрузочного момента M₂ до значения М'₂, то равенство моментов нарушится, т. е. М_ном < М₀ + М'₂, и частота вращения ротора начнет убывать (скольжение будет увеличиваться). Это приведет к росту электромагнитного момента до значения M' = М₀ + М'₂ (точка B), после чего режим работы двигателя вновь станет установившимся. Если же при работе двигателя в номинальном режиме произойдет уменьшение нагрузочного момента до значения М"₂ то равенство моментов вновь нарушится, по теперь вращающий момент окажется больше суммы противодествующих: М_ном > 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_mах, а скольжение s = s_кp, то даже незначительное увеличение нагрузочного момента М₂, вызвав увеличение скольжения s, приведет к уменьшению электромагнитного момента М. За этим ледует 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) < М_mах. Но чтобы работа асинхронного двигателя была надежной и чтобы случайные кратковременные нагрузки не вызывали остановок двигателя, необходимо, чтобы он обладал перегрузочной способностью. Перегрузочная способность двигателя л определяется отношением максимального момента М_max к номинальному М_ном. Для асинхронных двигателей общего назначения перегрузочная способность составляет л = M_max /M_ном = 1,7 ч 2,5.

Следует также обратить внимание на то, что работа двигателя при скольжении s < s_кр т. е. на рабочем участке механической характеристики, является наиболее экономичной, так как она соответствует малым значениям скольжения, а следовательно, и меньшим значениям электрических потерь в обмотке ротора Р_э2 = s P_эм.

Механические характеристики асинхронного двигателя при изменениях напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора

Из (4), (6) и (9) видно, что электромагнитный момент асинхронного двигателя, а также его максимальное и пусковое значения пропорциональны квадрату напряжения, подводимого к обмотке статора: М ? U²₁. В то же время анализ выражения (5) показывает, что значение критического скольжения не зависит от напряжения U₁. Это дает нам возможность построить механические характеристики М = f(s) дли разных значений напряжении U₁ (рис. 3), из которых следует, что колебания напряжения сети U₁ относительно его номинального значения U_1ном, сопровождаются не только изменениями максимального и пускового моментов, но и изменениями частоты вращении ротора. С уменьшением напряжения сети частота вращения ротора

Рис. 3. Влияние напряжения на вид механической характеристики асинхронного двигателя снижается (скольжение увеличивается)

Напряжение U1 влияет на значение максимального момента М1mах, а также на перегрузочную способность двигателя л = Мmax /Mном . Так, если напряжение U1, понизилось на 30%, т. е. U1 = 0,7 U1ном, то максимальный момент асинхронного двигателя уменьшится более чем вдвое:

M^/_max = 0,7² М_max = 0,49 M_mах. На сколько же уменьшится перегрузочная способность двигателя? Если, например, при номинальном напряжении сети перегрузочная способность л = M_max /M_ном = 2 , то при понижении напряжения на 30% перегрузочная способность двигателя л' = М'_max /М_ном = 0,49 M_max /M_ном = 0,492 = 0,98 , т.е двигатель не в состоянии нести даже номинальную нагрузку.

Как следует из (6), значение максимального момента двигателя не зависит от активного сопротивления ротора r^/₂ . Что же касается критического скольжения s_кр, то, как это видно из (5) оно пропорционально сопротивлению r₂'. Таким образом, если и асинхронном двигателе постепенно увеличивать активное сопротивление цепи ротора, то значение максимального момента будет оставаться неизменным, а критическое скольжение будет увеличиваться (рис. 4). При этом пусковой момент двигателя М_п возрастает с увеличением сопротивления r₂' до некоторого значении. На рисунке это соответствует сопротивлению г₂'_ш, при котором пусковой момент равен максимальному. При дальнейшем увеличении сопротивления r₂' пусковой момент уменьшается.

Анализ графиков М = f(s) приведенных на рис. 4, также показывает, что изменения сопротивления ротора r₂' сопровождаются изменениями частоты вращения: с увеличением r₂' при неизменном нагрузочном моменте М_ст скольжение увеличивается, т.е. частота вращения уменьшается (точки 1, 2, 3 и 4).

электродвигатель ток обмотка ротор асинхронный

Рис. 4. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на механическую характеристику асинхронного двигателя

Влияние активного сопротивления обмотки ротора на форму механических характеристик асинхронных двигателей используется при проектировании двигателей. Например, асинхронные двигатели общего назначения должны иметь «жесткую» скоростную характеристику (5), т. е. работать с небольшим номинальным скольжением. Это достигается применением в двигателе обмотки ротора с малым активным сопротивлением r₂' . При этом двигатель имеет более высокий КПД за счет снижения электрических потерь в обмотке ротора (Р_э2 = m₁I^/2₂) .Выбранное значение г₂' должно обеспечить двигателю требуемое значение пускового момента. При необходимости получить двигатель с повышенным значением пускового момента увеличивают активное сопротивление обмотки ротора. Но при этом получают двигатель с большим значением номинального скольжения, следовательно, с меньшим КПД.

Рассмотренные зависимости M = f(U₁) и М = f(r₂') имеют также большое практическое значение при рассмотрении вопросов пуска и регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

Рис. 5. Скоростная характеристика асинхронного двигателя

Заключение

Двигатели переменного тока конструктивно проще двигателей постоянного тока, более надежны в работе, но обладают несколько худшими пусковыми и регулировочными характеристиками.

В авиационных электроприводах наибольшее распространение получили трехфазные и двухфазные асинхронные электродвигатели переменного тока. Гистерезисные и шаговые, или импульсные, двигатели имеют ограниченное применение в следящих системах, индикаторных и коммутационных устройствах.

Асинхронные электродвигатели переменного тока с фазным ротором, позволяют с помощью включения дополнительных сопротивлений в цепь ротора получить, кроме того, характеристики с различными степенями жесткости и способностью регулирования скорости от нагрузки. Эти характеристики обеспечивают удовлетворительные условия пуска и торможения механизмов. Асинхронные электродвигатели обладают высокой перегрузочной способностью.

Недостаток асинхронных электродвигателей -- их высокая чувствительность к колебаниям напряжения в питающей сети

Электродвигатели постоянного тока обеспечивают лучшую плавность пуска и торможения механизмов по сравнению с двигателями переменного тока. Двигатели с последовательным возбуждением обладают мягкой, с параллельным возбуждением -- жесткой механическими характеристиками. Однако эти двигатели имеют большую удельную массу (кг/кВт) по сравнению с асинхронными двигателями и могут работать в основном от специального генератора постоянного тока или тиристорных преобразователей.

Размещено на Allbest.ru