ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.10.2024
Просмотров: 168
Скачиваний: 0
Таким образом, асинхронные двигатели в рассмотренных случаях
работают на искусственных характеристиках, когда Uдв ≠ Uн или rдоб, хдоб ≠ 0
или fсети ≠ fном
4.5. Влияние изменения напряжения сети на
характеристики АД
Напряжение на обмотке статора изменяют с целью ограничения пусковых токов или регулирования скорости асинхронного двигателя. Напряжение регулируют с помощью автотрансформатора, синхронного генератора или специальными полупроводниковыми
регуляторами напряжения.
Из уравнения механической характеристики (4.10) следует, что для любой частоты вращения асинхронного двигателя при постоянстве r1, r2' и хк момент двигателя пропорционален квадрату напряжения:
M |
|
|
3r'2 s |
|
|
|
|
U 2 |
AU |
2. |
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
0 |
[(r s r' |
2 |
)2 |
(x |
k |
s)2 |
] 1 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
Таким образом, по естественной механической характеристике,
построенной при Uн , можно легко построить искусственную для напряжения
U1 < Uн:
|
|
Миск/Ме = U12/U12ном |
|
|
(4.33) |
|||||||||||
отсюда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U 2 |
|
|
U |
н |
U |
2 М |
|
(1 U )2 |
|||
M |
|
M |
|
|
|
1 |
М |
|
( |
|
1 |
) |
|
|||
и |
e |
|
2 |
е |
|
|
|
е |
||||||||
|
|
U |
|
|
|
U н |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
1н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
, (4.34)
где U - относительное значение снижения напряжения на зажимах двигателя, ΔU = ΔU1 /Uн .
Синхронная частота вращения ωо и критическое скольжение sк от напряжения не зависят, поэтому остаются постоянными при изменении напряжения.
Порядок построения искусственной механической характеристики при изменении напряжения следующий: по паспортным данным двигателя строим естественную механическую характеристику; определяем относительное значение снижения ΔU1; задаемся значением частоты вращения ω1 и для нее на естественной характеристике определяем М1е;
определяем момент М1и при понижения напряжения по выражению (4.34);
задаемся значением ω2 и рассчитываем М2и и т.д. Соединяем расчетные точки и получаем график механической характеристики при пониженном на
ΔU напряжении (рис.4.5).
На практике чаще приходится рассчитывать не всю характеристику, а
только номинальный пусковой и критический моменты. Так, для проверки
двигателя по перегрузочной способности необходимо определить момент
Мк при заданном или расчетном снижении напряжения. |
С этой целью |
||
критический момент, соответствующий |
номинальному |
напряжению |
|
пересчитывают |
к заданному (сниженному) значению напряжения и |
||
сравнивают с максимальным |
|
|
|
рабочим: |
|
|
|
Мк(1 - |
U)2 > Mcmax |
|
|
Например, если Мк = 10 Н м, максимальный момент нагрузки
Мсмах = 7 Н м, то при работе на естественной характеристике ;
двигатель не "опрокинется". Если в сети произошло понижение напряжения на 20% из-за пуска рядом работающего мощного двигателя, то
Мк < Мсмах, т.к. Мк(1 - U)2=10(1 - 0,2)2 = 10 0,64 = 6,4 Н м
Следовательно, асинхронный двигатель «опрокинется» (остановится).
Такие же проверочные расчеты проводят при пуске.
Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя (4.4)
зависит от напряжения в первой степени. Следовательно, ток изменяется пропорционально напряжению.
Iи = Iе(1 - U1). |
(4.35) |
Рис. 4.5. Механические характеристики асинхронного двигателя при
понижении напряжения на статоре.
4.6. Влияние на характеристики асинхронного двигателя
добавочных активного и индуктивного сопротивления в цепи
статора
Добавочное активное или индуктивное сопротивление включают в цепь статора для ограничения пусковых токов асинхронных двигателей [4].
Выясним поведение механической и электромеханической характеристик асинхронного двигателя. При введении rдоб и хдоб в цепь статора синхронная скорость не изменяется, а критическое скольжение и критический момент уменьшаются:
( ) |
|
|
|
; |
|
|
(4.36) |
|
|
|
|
|
|||
√( |
) |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
( |
|
) |
; |
(4.37) |
|
; (4.38)
√( )
4.39)
√( )
Пусковой момент определим из уравнения (4.10) при s = 1:
;
( )
. (4.40)
( )
Следовательно, пусковой момент двигателя при введении в цепь
статора добавочного сопротивления снижается. Это явление необходимо учитывать при эксплуатации электроприводов различных технологических линий, отдельных машин и механизмов. При повышеннй нагрузке электродвигатель с включенными в цепи статора добавочными сопротивлениями может не запуститься, От этого может пострадать вся технологическая цепочка производства.
Рис.4.6. Механические характеристики асинхронного двигателя при введении в цепь статора добавочных сопротивлений: 1- активного, 2-
индуктивного, 3 – естественная характеристика..
Промежуточные точки искусственной характеристики можно определить по формуле (4.20), подставляя значения sки и Мки (рис.4.6).Для построения искусственной электромеханической характеристики при введении добавочного сопротивления запишем выражение механической характеристики (4.10):
М = 3∙I’2е ∙ r’2 / ωo ∙ s; |
(4.41 ) |
пусть I2 ≈ Iстат; тогда для любой постоянной скорости ω или s
Ме = Iе2∙А; Ми = Iи2∙А |
(4.42 ) |
где A = 3r2'/ ωos, откуда
Iè |
I |
|
Ì |
è |
å |
Ì |
|
||
|
|
|
å |
Значит, для построения искусственной электромеханической характеристики
необходимо иметь графики Ме, Ми, Iе. Задаваясь значением скорости,
определим Ме, Ми и Iе, а затем по выражению (4.42) определим Iи.
4.7. Включение добавочного активного сопротивления в цепь
ротора
Добавочное активное сопротивление в цепь ротора асинхронного двигателя включают для ограничения пусковых токов и регулирования частоты вращения. Синхронная угловая скорость ωо не изменяется,
критическое скольжение sк растет, так как увеличивается сопротивление ротора в соответствии с формулой (4.12.):
sки (r'2 r2 об ) / r12 xk2 .
Значение критического момента Мк не изменяется, так как оно не зависит от r2
|
|
|
(4.43) |
M k 3U12 / 20 ( r12 xk2 ) r1. |
|||
Пусковой момент двигателя изменяется: вначале возрастает и при
(r'2 r' об ) / r12 xk2
достигает величины критического момента (Мп = Мк). Дальнейшее увеличение добавочного сопротивления приводит к снижению пускового момента.
Определим соотношение скольжения двигателя при работе на естественной и искусственной характеристиках. Момент двигателя на естественной характеристике:
M e |
|
|
2M ke |
|
|
se |
/ ske ske |
/ se |
|||
|
|
на искусственной характеристике:
M и |
|
|
2M kи |
. |
|
sи |
/ sки skи / sи |
||||
|
|
|
Приравниваем Ме и Ми, учитывая, что Мке, = Мки:
se / ske ske / se sи / skи skи / sи .
Обозначим: sе /sке = y; sи/sки = z. Тогда последнее уравнение
можно записать в виде
y +1/y = z +1/z.
Решим это уравнение:
y 2 1 |
|
z 2 1 |
; z( y 2 |
1) y(z 2 |
1); |
zy2 z yz 2 y; |
|||
y |
|
z |
|
||||||
|
|
|
|
|
|||||
y 2 z y yz 2 z; y ( yz 1) z( yz 1).
Уравнение имеет смысл при y = z. При yz = 1, y |
= 1/z или |
|
||
, что не имеет физического смысла, так как |
|
|
. |
Таким |
|
||||
образом при |
|
|
||