Файл: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты.docx

₂ = (0,6….0,8)P_{2 ном}и снижается при дальнейшем росте нагрузки.

Повышение коэффициента мощности асинхронных двигателей.

Основной недостаток асинхронных двигателей — низкий коэффи­циент мощности cosφ.
Коэффициент мощности показывает, какая часть полной мощности, потребляемой двигателем преобразуется в полезную мощность.


Где:

- коэффициент мощности двигателя

- полная мощность, потребляемая двигателем

- индуктивная мощность

- полезная (активная) мощность

Данную формулу можно преобразовать относительно Р:



Анализ последней формулы показывает, что чем больше величина коэффициента мощности, тем больше полезная мощность на валу двигателя. Кроме того, анализ предыдущей формулы показывает, что увеличение коэффициента мощности при данной полной мощности можно добиться только уменьшением индуктивной мощности двигателя.

Для повышения cosφ применяют следующие меры:

1. Выбирают мощность двигателя в строгом соответствии с нагрузкой, так как работа двигателя при недогрузке влечет за собой низкийcosφдвигателя.

2. Так как реактивная мощность Q в двигателе носит индуктивный характер, то для ее уменьшения и, соответственно, повышения cosφпараллельно двигателю включают статические конденсаторы, которые своей емкостью компенсируют сдвиг фаз, обусловленный двигателями с индуктивной мощностью.

3. В случаях, когда асинхронный двигатель по условиям производ­ственного процесса длительно работает с нагрузкой меньше 50% номинальной мощности и имеет обмотку статора, допускающую переключение с треугольника на звезду, то при малых нагрузках обмотку статора двигателя, соединяемую при нормальной нагрузке треугольником, переключают в звезду. При этом фазное напряже­ние понижается в раз, вследствие чего магнитный поток умень­шается тоже примерно в

---

раз, что уменьшает реактивный намаг­ничивающий ток и потери в стали, повышает cosφ и к. п. д. дви­гателя

---

Пусковые характеристики асинхронного двигателя

График зависимости М = f (s)называется пусковой характеристикой двигателя.




Рис.38.1. Пусковая характеристика асинхронного двигателя.

Для устойчивой работы двигателя важно, чтобы автоматически устанавливалось равновесие вращающего и тормозящего моментов: с увеличением нагрузки на валу двигателя должен соответственно возрастать и вращающий момент.

Это уравновешивание у работающего асинхронного двигателя осуществляется следующим образом:

при увеличении нагрузки на валу тормозящий момент оказывается больше вращающего, вследствие чего скорость вращения ротора уменьшается – скольжение возрастает.

Повышение скольжения вызываетувеличение вращающего момента, и равновесие моментов восстанавливаетсяпри возросшем скольжении.

 На пусковой характеристике имеются три характерных точки, определяющих условия работы двигателя. (А,Б,В)       

 В точкеА двигатель работает устойчиво. Если двигатель под влиянием какой-либо причины уменьшит частоту вращения, то скольжение его возрастет, вместе с ним возрастет вращающий момент. Благодаря этому частота вращения двигателя повысится, и вновь восстановится равновесие электромагнитного и противодействующего моментов М_эм = М₂;.
         В точкеБработа двигателя не может быть устойчива: случайное отклонение частоты вращения приведет либо к остановке двигателя, либо к переходу его в точку А.
         Следовательно, вся восходящая ветвь характеристики является областью устойчивой работы двигателя, а вся нисходящая часть - областью неустойчивой работы.

Т очкаБ, соответствующая максимальному моменту, разделяет области устойчивой и неустойчивой работы.
         Максимальному значению вращающего момента соответствует критическое скольжение S_k. Скольжению S = 1соответствует пусковой момент. Если величина противодействующего тормозного момента

---

М₂больше пускового МП, двигатель при включении не запустится, останется неподвижным.

Для целей электропривода большое значение имеет зависимость скорости

вращения двигателя от нагрузки на валу n=F(M); эта зависимость носит назва-

ниемеханической характеристики(рис.38.2).

По форме своей она отличается откривой M=F(s) только положением по отношению к координатным осям.
Рис. 38.2. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Пуск в ход асинхронных двигателей

Общие определения.

Все асинхронные двигатели должны самостоятельно пу­скаться в ход, т. е. разгоняться от неподвижного состояния (n = 0, s= 1) до номинальной частоты вращения (n = n_ном, s= s _ном) преодолевая при этом момент сопротивления на­грузки.

Пуск проводится успешно, если электромагнитный момент двигателя превышает сумму статического и динамического моментов сопротивления нагрузкиво время разгона, а вре­мя пуска тем меньше, чем больше разность между электро­магнитным моментом двигателя Ми моментом сопротивле­ния М_с.

Таким образом, чем больший момент развивает двигатель при пуске, тем меньше время пуска, выделяемая во время пуска энергия потерь в обмотках и соответствен­но перегрев обмоток.

Если момент сопротивления (нагрузки) больше момен­та, развиваемого двигателем, то пуск вообще оказывается невозможным.

Пуск в ход асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Для пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором применяются следующие способы:

• 
  прямойвключение,
  
• 
  пуск при пониженном напряжении питания.
  

40.2.1. Прямое включение

Прямое включениеасинхронного двигателя в сеть явля­ется наиболее простым способом пуска двигателя. В то же время в этом случае обмотки статора и ротора двига­теля обтекаются большим пусковым током (током КЗ), равным 4—7-кратному значению номинального. Поэтому очень важно, чтобы время пуска двигателя было при этом как можно меньшим. Такой метод пуска применяется для небольших двигателей, или для двигателей, приводящих во вращение небольшие механические нагрузки.
40.2.2.Пуск при пониженном, напряжении

Пуск при пониженном напряжении питания осуществляется обыч­но в тех случаях, когда прямой пуск не допускается по условиям работы сети.

---

Обычно применяют один из четырех способов пуска при пониженном напряжении:

• 
  двигателя через понижающий автотрансфор­матор;
  
• 
  переключение обмотки статора со звезды на треуголь­ник;
  
• 
  включение двигателя через полупроводниковый регуля­тор напряжения.
  

Во всех этих случаях снижение напряжения ведет не только к пропорциональному уменьшению пускового тока (положительный эффект), но и к резкому (квадратичному) уменьшению пускового момента (отрицательный эффект).
а) Пуск асинхронного двигателя через автотрасформатор

На рис.40.1. показана схема пуска асинхронного двигателя через автотрансформатор.
Рис.40.1. Пуск асинхронного двигателя с помощью автотрансформатора

Уменьшения напряжения при пуске можно достигать включением между сетью и двигателем понижающего авто­трансформатораТ(рис. 40.1). При пуске сначала замыка­ют рубильник QS1, и пониженное напряжение попадает на обмотки двигателя. По достижении ротором достаточной частоты вращения замыкают рубильник OS2, шунтируя автотрансформатор так, что полное напряжение сети по­падает на обмотки двигателя.




б) Пуск с переключением об­моток статора со звезды на тре­угольник

К способам пуска с пониже­нием напряжения можно отнести также пуск с переключением об­моток статора со звезды на тре­угольник (рис. 40.2).
Рис.40.2. Схема пуска двигателя с переключением обмоток со звезды на треугольник
В режиме пуска переключатель QSнахо­дится в положении , причем об­мотка статора включена по схе­ме звезды. После того как ротор достигнет установившейся частоты вращения, переключатель не­обходимо перевести в положение и обмотки статора будут включены по схеме треуголь­ника.

При данном способе пуска фактически снижается на­пряжение, подводимое к каждой фазе двигателя

---