Файл: Принцип действия трехфазного ад при подключении обмотки статора к сети трехфазного.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 173
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Принцип действия трехфазного АД
При подключении обмотки статора к сети трехфазного
U по ней пойдет I статора и ею создастся вращающееся магнитное поле статора. Это поле пересекает проводники обмотки ротора и в них индуктируется ЭДС. Так как проводники обмотки ротора замкнуты, по ним пойдет I ротора и создастся магнитное поле ротора. В результате взаимодействия магнитного поля ротора с вращающимся магнитным полем статора, создастся электромагнитная сила, действующая на каждый проводник обмотки ротора, создастся вращающий момент и ротор начнет вращаться.Скольжение - относительная разность скоростей вращения магнитного поля статора n1 и скорости вращения ротора n2.При неподвижном роторе скольжение максимально и = 1. По мере разгона ротора скольжение уменьшается.Явления во вращающемся роторе.1. Зависимость частоты тока и ЭДС в обмотке ротора от скольжения.При неподвижном роторе частота тока и ЭДС в его обмотках максимальна и равна частоте тока в сети.По мере разгона ротора, частота тока в его обмотках уменьшается.f2 – частота тока в обмотке неподвижного ротора.f2S – частота тока в обмотке вращающего ротора.2. Зависимость индуктивного сопротивления обмотки ротора от скольжения.Индуктивное сопротивление обмотки ротора в общем виде: В это уравнение подставим значение частоты тока в обмотке вращающегося ротора:Произведение: – индуктивное сопротивление обмотки неподвижного ротора.С учетом этого индуктивное сопротивление вращающейся обмотки ротора будет:При неподвижном роторе частота тока в его обмотке максимальная, поэтому максимально и ее индуктивное сопротивление.По мере разгона ротора индуктивное сопротивление его обмотки уменьшается.3. Зависимость коэффициента мощности от скольжения.При неподвижном роторе частота тока в его обмотке максимальна, индуктивное и полное сопротивление обмотки ротора максимальны, а коэффициент мощности – минимален.По мере разгона ротора частота тока в его обмотке уменьшается, индуктивное и полное сопротивление обмотки ротора уменьшаются, а коэффициент мощности – увеличивается.4. Зависимость ЭДС обмотки ротора от скольжения.
ЭДС обмотки вращающегося ротора запишется: Вместо поставим его значение и получим: Произведение: - ЭДС обмотки неподвижного ротора.Окончательно ЭДС обмотки вращающегося ротора будет: При неподвижном роторе ЭДС его обмотки максимальна, а по мере разгона уменьшается. 2.Устройство 3х асинхронных эл с кз и фазным роторами. Недостатки с кз роторами и возможности устранения.АД имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть дви-я назы-ся статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается 3х ф обмотка, питаемая 3х ф током. Вращ-я часть машины наз-я ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротех-ой стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изоли-ся один от другого слоем лака. Возду-й зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).В завис-и от констр-и ротора АД бывают с короткоз-ым и с фазным роторами. Наиб-ее распространение получили двиг-и с коротк-ым ротором, они просты по устр-тву и удобны в эксплуатации.3 ф обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соед-ых между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изоли-ых между собой и от стенок паза.Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период 3 х a тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин..Скор-ть вращ-я магнитного поля четырехполюсного статора в двое меньше скор-и вращ-я поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Число всех пазов на статоре равно утроенному произве-ю числа полюсов статора на число пазов, приход-ся на полюс и фазу.АД с короткозамкнутым ротором является самым распро-ым из электрических двигателей, прим-ых в промышленности. Рассм-м его устройство. На неподвижной части двиг-я – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), пит-ая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выво-ся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.АД с короткозамкнутым ротором Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращ-ся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам .Т о, все стержни оказ-ся замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». На сегодняшний день до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюм-я путем заливки его под давл-ем в пазы ротора.Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двиг-я. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращ-я рабочим машинам или станкам.
Устройство статора АДс фаз-м ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с корот-утым ротором. Различие между этими элект-лями заключается в устройстве ротора. Разрез АД с фазным ротором 1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек. Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом. Недостатки:1.Небольшой пусковой момент.2.Значительный пусковой ток.3.Принцип самовозбуждения генераторов постоянного тока. Условия самовозбуждения.За счет остаточного магнитного потока сердечников главных полюсов во вращающейся обмотке якоря индуктируется остаточная ЭДС.Т.к. обмотка возбуждения подключена параллельно к обмотке якоря, то за счет остаточного ЭДС по обмотке возбуждения пойдет ток возбуждения и создастся основной магнитный поток.При условии сложения основного магнитного потока с остаточным потоком, результирующий поток увеличивается. Это приведет к увеличению ЭДС обмотки якоря, тока возбуждения и основного магнитного потока. Процесс взаимного увеличения основного магнитного потока, ЭДС обмотки якоря и тока возбуждения будет длиться до выхода генератора в номинальный режим.Условия самовозбуждения.1. Наличие остаточного магнитного потока.2. Совпадение по направлениям основного магнитного потока с остаточным.3. Самовозбуждение возможно только в режиме холостого хода.Характеристики холостого хода и регулировочная у генератора с параллельным возбуждением такие же, как у генератора с независимым возбуждением. 4.Механические характеристики 3-х фазных АД с кз. Ротором. Методы и способы пуска 3-х фазных АД.
Механическая хар-ка с кз ротором. – синхронная скорость (скорость вращения магн. поля статора) - скорость вращения магнитного поля статора.Методы пуска трехфазный асинхронных электродвигателей.С кз. ротором:а) пуск введения в цепь обмотки статора добавочных сопротивлений.В момент пуска обмотка статора подключается к сети 3-х фазного переменного напряжения через добавочные сопротивления чем достигается уменьшение напряжения на обмотке статора. После разгона сопротивление выводится.б) пуск методом переключения обмотки статора со звезды на треугольник.Также применяются методы пуска с помощью 3-х фазных автотрансформаторов и с помощью дросселей. 5.ПУСК ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙПРЯМОЙ ПУСКПри рассм-ии возможных способов пуска в ход асинхронных двигателей необходимо учитывать следующие основные положения: 1) двиг-ль должен развивать при пуске достаточно большой пусковой момент, который должен быть больше статического момента сопротивления на валу, чтобы ротор двигателя мог прийти во вращение и достичь номинальной скорости вращения; 2) величина пускового тока должна быть ограничена таким значением, чтобы не происходило повреждения двигателя и нарушения нормального режима работы сети; 3) схема пуска должна быть по возможности простой, а количество и. стоимость пусковых устройств—малыми.При пуске АД на холостом ходу в активном сопротивлении его вторичной цепи выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимых во вращение маховых масс, а при пуске под нагрузкой количество выделяемой энергии соответственно увеличивается. Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной. При частых пусках, а также при весьма тяжелых условиях пуска, когда маховые массы приводимых в движение механизмов велики, возникает опасность перегрева обмоток двигателя. АД с к.з ротором проще по устройству и обслуживанию, а также дешевле и надежнее в работе, чем двигатели с фазным ротором.Наиб простым способом пуска двиг-я с к.з ротором яв включение обмотки его статора непосредственно в есть, па номинальное напряжение обмотки статора. Такой пуск называется прямым.При этом пусковой ток двигателя Iп=(4—7,0)Iн. Реакторный пуск осущ-тся согласно схеме. Сначала вкл-ся выкл-ль В1, и двигатель получает питание через трехфазный реактор (реактивную или индуктивную катушку) Р, сопротивление которого Х
р ограничивает величину пускового тока. По достиж-и нор-ой скор-и вращ-я вкл-я вык-тель В2, который шунтирует реактор, в результате чего на двиг подается норм-ое напр-ие сети. Пус-ые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником и рассчитываются по нагреву только на крат-ную работу, что позволяет снизить их вес и стоимость. Для весьма мощных двиг-ей прим-ся также реакторы без ферромагнитного сердечника, с обмотками, укрепленными на бетонном каркасе. Вык-ль В1 выбирается на такую откл-ую мощ-ть, которая позволяет откл-ть двиг при глухом к.з за выкл-ем, а выкл-ль В2 может иметь низкую откл-ую мощность Автотранс-рный пуск. Пуск перек-ем «звезда—треугольник» может прим-я в случаях, когда выведены все шесть концов обмотки статора и двиг норм-о работает с соед-ем обм-и статора в треуг-к, например, когда двигатель на 380/220 в и с соединением обмоток Y/ работает от сети 220 в. Пуск двиг-ей с фаз-м ротором производится с помощью пуско-го реостата в цепи ротора. Прим-ся проволочные, с литыми чугунными элементами, а также жид-ые реостаты. По условиям нагрева реостаты рассчи-тся на кратковр-ую работу. Сопр-я метал-ких- реостатов для охла-ия обычно помещают в бак с трансф-ным маслом. Метал-ие реост-ы яв ступенчатыми, и перекл-ие с одной ступени на другую осущ-ся либо вручную с помощью рукоятки контроллера, сущ-ым элем-ом которого яв-ся вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически (в автомат-ных установках) с помощью контакторов или контроллера с электрическим приводом.6,Способы регулирования скорости 3х ф АД.Достоинств и недост.Скор вращ ротора АДСпособы рег скор вращения АД можно подразделить на два класса: 1) рег скор вращ первичн магнитн поля что достиг либо регулир первич част f1, либо измен числа пар полюсов р двиг; 2) рег скольжения двиг при n/s В первом случае к. п. д. двиг ост высоким, а во втором случае к. п. д. сниж тем больше, чем больше s, так как при этом мощность скольжения теряется во вторичной цепи двиг (мощность скольжения исп полезно только в каскадных установках). Регулир скор изменением первичной частоты (частотное регулирование) треб применен источ пит с регулир част-й (синхронные генер с переменной скоростью вращения, ионные или полупроводниковые преобразователи частоты и др.). Поэтому данный способ рег-я исп главным образом в случаях, когда для целых групп двиг необх-о повышать (п > 3000 об/мин) скор вращ (например, ручной металлообра-щий инструмент, некоторые мех-ы деревообр-ей пром-ти и др.) или одновр-о и плавно их регулировать.С развитием полупровод-ых преобр-ей все более перспективным становится также индивид-ое частот регулир-е скор вращ-я двиг. Схему корзамк-го АД с частотным упр-м при помощи полупровод-ых преобраз-ей можно получить, если заменить явнополюсный ротор на ротор с обмоткой в виде беличьей клетки и питать эту схему от сети перемен-го тока через полупровод-ый выпр-ль. Управ-е инвертором при этом произво-ся особым преобраз-ем частоты вне зависимости от положения ротора двиг-я. Величина напряж-я регулир-ся с помощью выпрям-ля .Регулир-е скор-и изме-ем числа пар полюсов р используется обычно, для .двигателей с корзамк-ым ротором, так как при этом требуется изменять р только для обмотки статора. Изменять р можно двумя способами: 1) прим-ем на статоре нескольких обмоток, которые уложены в общих пазах и имеют разные числа пар полюсов р; 2) прим-ем обмотки специального типа, которая позволяет получить различные значения р путем изменения (переключения) схемы соед-ий обмотки.Предложено значит-ое кол-во различных схем обмоток с переключ-ем числа пар полюсов, однако широкое распрост-ие из них получили только некоторые. Прим-ие неск-их обм-ок невыгодно, так как при этом из-за ограни-ого места в пазах сечение пров-ов каждой из обмоток нужно уменьшать, что приводит к снижению мощ двиг.Исп-ие обмоток с перекл числа пар полюсов вызывает услож-е коммутационной аппаратуры, в особенности, если с помощью одной обмотки желают получить более двух скор-ей вращ-я. Несколько ухудшаются также энерг-ие показ-и двиг. Двиг с изм-ем числа пар полюсов называются многоскоростными. Импульсное регулирование скорости производится путем периодического включения двигателя в сеть и отключения его от сети или путем периодического шунтирования с помощью контактора К сопротивлений, включенных последовательно в цепь статора, или полупроводниковых вентилей. При этом двигатель беспрерывно находится в переходном режиме ускорения или замедления скорости вращения ротора и в зависимости от частоты и продолжительности импульсов работает с некоторой, приблизительно постоянной скоростью вращения