В соответствии с принципом
обратимости электрических машин
(см. § В.2) асинхронные машины могут
работать как в двигательном,
так и в генераторном режимах.
Кроме того, возможен еще и режим
электромагнитного торможения
противовключением.
Двигательный
режим. Принцип действия
трехфазного асинхронного двигателя
рассмотрен в § 6.2. При включенииобмотки
статора в сеть трехфазного тока
возникает вращающееся магнитное поле,
которое, сцепляясь с короткозамкнутой
обмоткой ротора, наводит в ней ЭДС.
При этом в стержнях обмотки ротора
появляются токи (см. рис. 6.4). В результате
взаимодействия этих токов с вращающимся
магнитным полем на роторе возникают
электромагнитные силы. Совокупность
этих сил создает электромагнитный
вращающий момент, под действием
которого ротор асинхронного двигателя
приходит во вращение с частотойn2 < n1в
сторону вращения поля статора. Если
вал асинхронного двигателя механически
соединить с валом какого-либо
исполнительного механизма ИМ (станка,
подъемного крана и т. п.), то вращающий
момент двигателя М, преодолев
противодействующий (нагрузочный)
момент Мнагр, исполнительного
механизма, приведет механизм во вращение.
Следовательно, электрическая мощность
Р1, поступающая в двигатель из
сети, в основной своей части преобразуется
в механическую мощностьР1
и передается исполнительному
механизму ИМ (рис. 10.1, б).
Весьма
важным параметром асинхронной машины
является скольжение — величина,
характеризующая разность частот
вращения ротора и вращающегося поля
статора:
S
= (n1
– n2)/
n1
(10.1)
Скольжение выражают в долях единицы
либо в процентах. В последнем случае
величину, полученную по (10.1), следует
умножить на 100.
Вполне очевидно, что с увеличением
нагрузочного момента на валу асинхронного
двигателя частота вращения ротора n2уменьшается. Следовательно, скольжение
асинхронного двигателя зависит от
механической нагрузки на валу двигателя
и может изменяться в диапазоне 0 <s ≤ 1.
При включении асинхронного двигателя
в сеть в начальный момент времени ротор
под влиянием сил инерции неподвижен
(n2=0). При этом скольжениеs равно единице.
Рис.
10.1. Режимы работы асинхронной машины
В режиме работы двигателя без нагрузки
на валу (режим холостого хода) ротор
вращается с частотой лишь немного
меньшей синхронной частоты вращения
n1 и скольжение
весьма мало отличается от нуля (s≈ 0). Скольжение, соответствующее
номинальной нагрузке двигателя, называют
номинальным скольжением shom.
Для асинхронных двигателей
общего назначения shom
= 1
8%,
при этом для двигателей большой мощностиsном= 1%, а для
двигателей малой мощностиsном
= 8%.
Преобразовав выражение (10.1), получим
формулу для определения асинхронной
частоты вращения (об/мин):
n2 = n1(1-s).
(10.2)
Генераторный режим.
Если обмотку статора включить в сеть,
а ротор асинхронной машины посредством
приводного двигателя ПД (двигатель
внутреннего сгорания, турбина и т. п.),
являющегося источником механической
энергии, вращать в направлении
вращения магнитного поля статора с
частотойn2> n1,
то направление движения ротора
относительно поля статора изменится
на обратное (по сравнению с двигательным
режимом работы пой машины), так как ротор
будет обгонять поле статора. При этом
скольжение станет отрицательным, а ЭДС,
наведенная в обмотке ротора, изменит
свое направление. Электромагнитный
момент на роторе М также изменит свое
направление, т. е. будет направлен
встречно вращающемуся магнитному полю
статора и станет тормозящим по отношению
к вращающемуся моменту приводного
двигателя М1(рис. 10.1, а). В этом
случае механическая мощность приводного
двигателя в основной своей части будет
преобразована в электрическую активную
мощность Р2 переменного
тока. Особенность работы асинхронного
генератора состоит в том, что вращающееся
магнитное поле в нем создается реактивной
мощностьюQтрехфазной
сети, в которую включен генератор и да
он отдает вырабатываемую активную
мощностьР2.
Следовательно, для работы
асинхронного генератора необходим
источник переменного тока, при подключении
к которому происходит возбуждение
генератора, т. е. в нем возбуждается
вращающееся магнитное поле.
Скольжение асинхронной
машины в генераторном режиме может
изменяться в диапазоне — ∞ < s
< 0, т. е. оно может принимать любые
отрицательные значения.
Режим торможения
противовключением. Если у
работающего трехфазного асинхронного
двигателя поменять местами любую пару
подходящих к статору из сети
присоединительных
проводов, то вращающееся поле статора
изменит направление вращения на обратное.
При этом ротор асинхронной машины под
действием сил инерции будет продолжать
вращение в прежнем правлении. Другими
словами, ротор и поле статора асинхронной
машины будут вращаться в противоположных
направлениях. В этих условиях
электромагнитный момент машины,
направленный в сторону вращения поля
статора, будет оказывать на ротор
тормозящее действие (рис. 10.1, в). Этот
режим работы асинхронной машиины
называется электромагнитным торможением
противовключением. Активная мощность,
поступающая из сети в машину при этом
режиме, частично затрачивается на
компенсацию механической мощности
вращающегося ротора, т. е. на его
торможение.
В режиме электромагнитного торможения
частота вращения ротора является
отрицательной, а поэтому скольжение
приобретает положительные значения
больше единицы:
s = [n1
— (- n2)]
/ n1 = (n1
+ n2) /n1
> 1.(10.3)
Скольжение асинхронной машины в режиме
торможения противовключением может
изменяться
в диапазоне 1 < s <
+ ∞ , т. е. оно может принимать любые
положительные значения больше единицы.
Обобщая изложенное о режимах работы
асинхронной машины, можно сделать
вывод: характерной особенностью работы
асинхронной машины является неравенство
частот вращения магнитного поля
статора n1 и
ротора n2, т. е. наличие скольжения,
так как только в этом случае вращающееся
магнитное поле наводит в обмотке ротора
ЭДС и на роторе возникает электромагнитный
момент. При этом каждому режиму работы
асинхронной машины соответствует
определенный диапазон изменений
скольжения, а следовательно, и частоты
вращения ротора.
Из рассмотренных режимов работы
наибольшее практическое применение
получил двигательный режим асинхронной
машины, т. е. чаще используют асинхронные
двигатели, которые составляют основу
современного электропривода, выгодно
отличаясь от других электродвигателей
простотой конструкции и высокой
надежностью. Поэтому теорию асинхронных
машин принято излагать применительно
к асинхронным двигателям.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Во всех режимах работы асинхронный машин всегда присутствует вращающееся магнитное поле статора. Оно создаётся тремя обмотками, сдвинутыми в пространстве относительно друг друга на 120 градусов, скорость этого вращения равна:
где:
n1 – Скорость вращения магнитного поля статора;
f – Частота питающей сети (50Гц);
p – Количество пар полюсов (max 12 min 2);
Из формулы понятно, что скорость вращения магнитного поля статора асинхронной машины зависит от: частоты питающей сети, на территории стран СНГ она постоянна и равняется 50Гц, от количества пар полюсов в статоре асинхронной машины. Скорость вращения ротора синхронной машины напрямую зависит от скорости вращения магнитного поля статора.
Так же известно, что в их конструкции присутствует ротор, вращающаяся часть, которая может вращаться с различными скоростями. В целом можно сказать, что в асинхронных машинах скорость вращения изменяется только у ротора. Многочисленные наблюдения показали, что в зависимости от частоты вращения ротора асинхронной машины, с ней происходят различные явления. Для упрощения понимания этого вопроса, был введен параметр скольжение S – разность скоростей вращения магнитного поля статора, от скорости вращения ротора:
Эти скорости обозначают буквенно: n – скорость вращения ротора; n1 – скорость вращения магнитного поля.
Режим работы асинхронной машины зависит именно от этого значения разности скоростей вращения магнитного поля статора и скорости вращения ротора.
Различают следующие режимы работы асинхронных машин:
- Режим двигателя;
- Режим генератора;
- Режим электромагнитного тормоза;
- Режим динамического торможения;
Режим двигателя
Асинхронные двигатели стали очень популярна и наиболее часто применяемая в электроприводах. Режим электродвигателя применяется для приведения во вращение различные устройства, механизмы, насосы, лебедки, редуктора и т.д. путем преобразования электрической энергии в механическую. Как уже многим известно, что её принцип действия объясняется взаимодействием двух магнитных полей статора и ротора. Магнитное поле статора создается системой трехфазных обмоток и магнитопровода, расположенных непосредственно на статоре (корпусе асинхронной машины). Это поля является вращающимся, так как в трех фазной цепи, ток протекает из фазы А в фазу В, из фазы В в фазу С, а из фазы С обратно в фазу А. Обмотки каждой фазы располагают на статоре так, что бы равномерно заполнить всю окружность, т.е. окружность занимает 360 градусов, имея три обмотки, делим 360/3 получаем 120 градусов на каждую обмотку.
Это вращающееся магнитное поле пронизывая ротор, индуцирует в нем ЭДС, так как ротор короткозамкнутый, то по нему протекает ток. Протекание тока вызывает образование у ротора собственного магнитного поля. Поле статора, которое вращается с скоростью n1 взаимодействует с полем ротора, которое является неподвижным, и старается остановить, затормозить поле статора. Так как ротор закреплен на подшипниках, он способен свободно вращаться вокруг своей оси. Получается, что магнитное поля статора притягивает поле ротора, увлекает его за собой с определенной силой, в результате чего и сам ротор начинает вращаться.
Особенностью этого режима является то, что скорость вращения магнитного поля статора и скорость вращения ротора не должны быть равными, тем более, скорость ротора всегда меньше. Если же каким-либо образом их скорости будут равными, то исходя из явления электромагнитной индукции, обязательна разность магнитного потока, пересекающего тот или иной контур, что и обеспечивается отставанием ротора от магнитного поля статора. Если же все-таки их скорости сравняются, по короткозамкнутой обмотке ротора перестанет протекать электрический ток, исчернит его магнитное поле и ротор не будит увлекаться полем статора. Скольжение в режиме электродвигателя должно быть положительным числом и не равным нулю.
Стоит добавить, что режим двигателя у асинхронных машин является самым часто используемым.
Режим генератора
Режим генератора у асинхронных машин является полной противоположностью режиму двигателя. Самым главным отличием является то, что при режиме двигателя, асинхронная машина потребляет из сети электрическую энергию. А в режиме генератора наоборот отдает в сеть выработанную электрическую энергию.
Режим генератора возможен только тогда, когда скорость вращения ротора n будет выше скорости вращающегося магнитного поля статора. В этом случаи скольжение S будит отрицательным. Для этого необходимо ускорить ротор синхронной машины, то есть посадить на вал ротора, какой-либо механизм (турбина, редуктор, другой двигатель).
Допустим ротор мы разогнали до 3500 оборотов в минуту, а скорость магнитного поля статора 3000 оборотов в минуту, определим скольжение:
Режим генератора у асинхронных машин не является часто используемым, и может применяться в узких специализированных областях, в маломощных электростанциях.
Стоит отметить, что при таком режиме работы, отдаваемая в сеть электроэнергия совпадает по частоте с частотой самой сети. Так как она зависит только от частоты вращения магнитного поля статора, которая как мы знаем не изменяется.
В использовании таких генераторов есть огромный плюс, в его устройстве отсутствуют скользящие контакты, вращающиеся обмотки, это обеспечивает надежную и долговременную эксплуатацию. Так же эти генераторы мало восприимчивы к коротким замыканиям в сети. Еще не маловажным условием работы является, наличие остаточной намагниченности ротора, которое усиливается конденсаторными установками, включенными в цепи статорных обмоток.
Режим электромагнитного торможения
Режим электромагнитного торможения является еще более специфичными специализированным. Вся суть этого режима в том, что если вращение ротора асинхронной машины не совпадает с направлением вращения магнитного поля статора, то ротор будит затормаживаться под действием этого магнитного поля статора. Такой режим возможен только при реверсивном подключении асинхронной машины, так как путем переключения двух фаз достигается изменение направления вращения магнитного поля статора, и используется в различных грузоподъемных и транспортировочных устройствах. Этот режим часто называют режимом торможения противотоком или противовключением. При таком режиме, если нам необходимо остановить двигатель, при полной остановке, статор необходимо отключить от сети, так как вал начнет вращаться в обратном направлении.
Режим динамического торможения
В таком режиме, асинхронная машина отключается от трех фазной сети, и на обмотки статора подается постоянный ток. Таким образом на статоре образуется постоянное магнитное поле (постоянный магнит), которое тормозит ротор двигателя.
Все выше представленные режимы работы асинхронных машин, кроме режима двигателя, являются специализированными, и используются только в определенных установках, устройствах, станках и т.д.
- Авторы
- Резюме
- Файлы
- Ключевые слова
- Литература
Давыдкин В.В.
1
1 ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва»
С конца 50-х годов ХХ в. стало активно развиваться направление, связанное с изучением асинхронной машины и ее практическим применением. В повседневной жизни большинство приборов и различных устройств питаются от источника переменного тока. В связи с этим важным направлением всегда были и остаются режимы работы электронных машин переменного тока. Можно отметить, что при работе с такими машинами были достигнуты впечатляющие результаты. Не остались без внимания и вопросы повышения качества самих машин, а также их режимов работы. Были выполнены проекты по разработке, созданию и организации выпуска электронных машин. Эти результаты послужили основной для создания различных приборов. Все достоинства асинхронных машин являются следствием отсутствия механических коммутаторов в цепи ротора и привели к тому, что большинство электродвигателей, используемых в промышленности являются асинхронными.
В данной статье рассматривается устройство асинхронной машины, различные режимы работы, преимущества и недостатки тех или иных режимов работы. Приведены условия работы асинхронной машины при различных режимах.
асинхронная машина
ротор
режимы работы асинхронной машины
переменный ток
электрическая машина
1. Вольдек А. И. Электрические машины : учебник для студентов высших учебных заведений. Л., Энергия, 1974.
2. Захаржевский О.А., Афонин В.В. Как учитывать конструкцию обмоток асинхронной машины // XLIV Огаревские чтения : материалы научной конференции: в 3 частях. Саранск, 2016. С. 297-302.
3. Захаржевский О.А., Афонин В.В. Асинхронная машина как обратимый преобразователь электрической энергии в механическую энергию // XLV Огарёвские чтения : материалы научной конференции : в 3-х частях. Саранск, 2017. С. 260-265.
4. Иванов-Смоленский А. В. Электрические машины: учебник для вузов. М.: Энергия, 1980. 928 с.
5. Проектирование электрических машин: учеб. для вузов / Под ред. И. П. Копылова. М.: Высшая школа, 2002. 757 с.
Асинхронная машина — электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не эквивалентна частоте вращения электромагнитного поля, создаваемого током медной обмотки статора. Асинхронные машины — это довольно распространённые электрические машины. Асинхронный означает не одновременный, что имеется ввиду, что частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора у асинхронных двигателей. Работают асинхронные двигатели от сети переменного тока.
Статор обладает цилиндрической формой, собранный из листов стального материала. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, выполненных из обмоточного провода. Оси этих обмоток находятся в пространстве и сдвинуты на угол 120° относительно друг друга. Концы таких обмоток соединяются треугольником или звездой в зависимости от подаваемого напряжения.
Статор асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. поверхность статора является абсолютно гладкой изнутри. Для того, чтобы сбавить потери на вихревых токах, сердечник статора собирают из тонких штампованных листов стали. Ранее собранный сердечник статора нужно закрепить в корпусе из стали. В пазах статора укладывают обмотку из проволоки из меди. Начала и концы обмоток выводятся на специальный изоляционный щиток, из-за того, что фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» или «треугольником». Такое устройство статора является очень удобным, так как его обмотки можно включать на различные стандартные напряжения. Когда осуществляется подача напряжения на обмотку статора, то в каждой фазе создаётся магнитный поток, изменяемый частотой подаваемого напряжения. Эти потоки сдвинуты на 120° относительно друг друга, как во времени, так и в пространстве. Результирующий поток будет при этом вращающимся.
Своим вращением поток создаёт в проводниках ротора ЭДС. Из-за того, что обмотка ротора входит в замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, взаимодействующий с магнитным потоком статора, тем самым создавая пусковой момент двигателя, который стремится направить ротор в сторону вращения магнитного поля статора. Ротор начнет вращаться, когда пусковой момент двигателя достигнет значения тормозного момента ротора, а затем превысит его. При этом возникает так называемое скольжение.
Скольжение является крайне важной величиной. При начальном моменте времени скольжение равно единичному значению, но относительная разность частот становится меньше по мере возрастания частоты вращения ротора, из-за чего в проводниках ротора уменьшаются ЭДС и ток, которые влекут за собой уменьшение вращающего момента. Во время режима холостого хода, т.е. когда двигатель совершает работу без нагрузки на валу, скольжение является минимальным значением, но оно возрастает до величины критического скольжения, путем увеличением статического момента. При превышении данного значения, может произойти опрокидывание двигателя, что, впоследствии, приведет к его нестабильной работе. Значение скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для двигателей общего назначения в номинальном режиме оно составляет 1 — 8 %.
При наступлении равновесия между электромагнитным моментом, который вызывает вращение ротора, и тормозным моментом, который создает нагрузку на валу двигателя, процессы изменения величин прекратятся.
Из этого следует, что принцип работы асинхронного двигателя заключен во взаимодействии токов, наводящимся магнитным полем в роторе и самим вращающимся магнитным полем статора. Когда вращающий момент возникает тогда, когда существует разность частот вращения магнитных полей.
Ротор асинхронного двигателя, как и статор, собирается из штампованных стальных листов. В пазах ротора укладывается обмотка из медных стержней. Торцы этих стержней соединены при помощи медного кольца. Такая обмотка является обмоткой типа «беличьей клетки». При этом медные стержни в пазах не являются изолированными.
В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели различаются на 2 типа: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.
Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, собранный из стальных листов. В пазах этого сердечника заливается расплавленный алюминий, из-за чего образуются стержни, замкнутые накоротко торцевыми кольцами. Данная конструкция называется «беличьей клеткой». В двигателях с большой мощностью заливаться медь.
Фазный ротор содержит трёхфазную обмотку, практически не отличающуюся от обмотки на статоре. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединены звездой, где свободные концы подводятся к контактным кольцам. При помощи щёток, подключенных к кольцам, можно ввести дополнительный резистор в цепь обмотки ротора. Этот резистор нужен для того, чтобы изменять активное сопротивление в цепи ротора, которое способствует уменьшению больших пусковых токов.
Асинхронный двигатель с фазным ротором обычно применяется в электродвигателях с большой мощностью и в случаях, во время начала движения с места, электродвигатель создавал большое усилие, когда это необходимо. Достигается это путем включения в обмотки фазного двигателя пускового реостата.
Короткозамкнутые асинхронные двигатели запускаются двумя способами:
1) Подключением трехфазного напряжения сети к статору двигателя.
2) Снижением напряжения, подводимого к обмоткам статора.
Пуск двигателя в ход происходит с соединения «звездой» обмоток статора, а когда ротор достигает нормального числа оборотов, соединение переключается на форму «треугольника».
При этом способе ток пуска двигателя в подводящих проводах уменьшается в 3 раза если сравнивать с тем током, что возникал бы во время пуска двигателя прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Но данный способ пригоден лишь в тех случаях, когда статор предназначен для нормальной работы при его соединении «треугольником».
Более простым, дешевым и довольно надежным является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, правда этот двигатель имеет некоторые недостатки — малое усилие во время трогания с места и большим пусковым током. Данные недостатки в значительной мере можно устранить путем применения фазного ротора, правда такое применение значительно повысит двигатель в его стоимости и будет требовать пусковой реостат.
Самое большое применение получили машины с трехфазной симметричной разноименно полюсной обмоткой на статоре, которая питается от сети переменного тока. Также применение нашли асинхронные машины с трехфазной или многофазной симметричной разноименно полюсной обмоткой на роторе. Обычно асинхронные машины используются как двигатели, когда как генератор они применяются очень редко.
Асинхронный двигатель является самым распространенным типом двигателя переменного тока. Если ротор асинхронной машины находится в неподвижном состоянии, либо же частота вращения ротора меньше синхронной, то вращающееся электромагнитное поле проходит через электрические проводники медной обмотки ротора и соответственно индуцирует в них электродвижущую силу, под воздействием которой по медной обмотке ротора двигателя течёт ток. На электрические проводники с током данной обмотки ротора, находящимся в электромагнитном поле медной обмотки возбужденного состояния, действуют силы магнитного воздействия определённого размера. Из-за прикладываемого усилия порождается магнитный вращающий момент, который тянет ротор за электромагнитным полем [2].
Если данный вращающий момент достаточно велик, то ротор электрической машины приходит в динамическое вращение, и его средняя рабочая частота вращения соответствует равенству имеющегося магнитного момента тормозному, созданного механической нагрузкой на валу электродвигателя, механическими силами вентиляции, трения в подшипниках и т.д. Частота вращения ротора электрической машины не соответствует частоте вращения электромагнитного поля, т.к. в этом случае угловая скорость вращения электромагнитного поля по сравнению с токопроводящей обмоткой ротора становится равна нулю, в следствии этого электромагнитное поле не будет индуцировать в уже доступной обмотке ротора электродвижущую силу и создавать крутящий момент.
Если ротор электрической машины, которая включена в сеть, вращать при помощи двигателя в направлении вращающегося поля статора, тогда движение ротора по сравнению с полем статора изменится, из-за того, что ротор будет обгонять поле статора.
Скольжение же при этом станет отрицательным, а направления электродвижущей силы Е1, находящейся на обмотке статора, и тока I1 изменятся на противоположное. В результате этого электромагнитный момент ротора также изменит направление превратившись из вращающего в противодействующий. В этих условиях электрическая машина из двигательного режима переходит в генераторный режим, последствием преобразования механической энергии двигателя в электрическую [3].
В следствии того, что в режиме генератора электрической машины, условия создания вращающегося поля статора будут такими же, что и в двигательном режиме, и потребление намагничивающего тока I0 происходит от сети, то электрическая машина в генераторном режиме обладает определенными свойствами: потребление реактивной энергии от сети, которая необходима для создания вращающегося поля статора, но происходит отдача активной энергии в сеть, получаемой во время преобразования механической энергии двигателя [3]. Работа асинхронных генераторов возможна лишь тогда, когда она происходит в совместной работе с синхронными генераторами, необходимыми как источники реактивной энергии.
В отличие от синхронных генераторов, асинхронные не подвержены опасностям выпадения из синхронизма. Асинхронные генераторы не получили большого распространения. Это объясняется рядом их недостатков в сопоставлении с синхронными генераторами.
Одним из главных недостатков является то, что асинхронные генераторы обладают большой реактивной мощностью, затрачиваемой ими от сети. Величина этой мощности пропорциональна намагничивающему току и даже может достичь 25 – 45 % от номинальной мощности машины [4]. Следовательно, для работы нескольких асинхронных генераторов нужно использовать один синхронный генератор такой по величине мощности, которая равна мощности одного асинхронного генератора.
Без включения в общую сеть, асинхронный генератор может работать и в автономных условиях. Но в этом случае, чтобы получить реактивную мощность необходимую для намагничивания генератора, нужно использовать батарею конденсаторов, которые, в свою очередь, включены параллельно нагрузке на выводах генератора.
Наличие остаточного намагничивания является одним из условий работы асинхронных генераторов, которое необходимо для самовозбуждения генератора. Электродвижущая сила создает небольшой реактивный ток как в обмотке статора, так и в цепи конденсатора, усиливающий остаточный поток. Далее процесс развивается также, как и в генераторе постоянного тока параллельного возбуждения. С помощью изменения емкости конденсаторов можно регулировать величину намагничивающего тока, а также, и величину напряжения генераторов [5]. Из-за чрезмерных величин и высоких стоимостей конденсаторных батарей, асинхронные генераторы с самовозбуждением не получили большого распространения. Следовательно, такие генераторы применяются лишь на вспомогательных электростанциях, в таких как ветросиловые установки.
Тормозной режим электрической машины применяется лишь при необходимости быстрой остановки момента вращения ротора двигателя. Данный режим создается противовключением двигателя. Чтобы его совершить, нужно направить вращение магнитного поля статора в противоположную сторону. Для этого достаточно переключить любую пару проводов, которые соединяют обмотку статора с сетью, посредством изменения порядка следования фаз на зажимах статора. В начальный период времени, после переключения проводов, инерциальные силы вращающихся частей двигателя и исполнительного механизма продолжают совершать вращение ротора в прежнем направлении, когда вращающееся поле статора начинает вращаться в противоположном направлении [1].
В итоге получаем, что электромагнитная мощность машины в режиме тормоза составляет лишь малую долю электрических потерь в роторе. Когда большая часть этих потерь уходит на вращающиеся по инерции части двигателя и исполнительного механизма.
К недостаткам данного способа торможения следует отнести: большие потери энергии, значительные броски тока во время переключения проводов на обмотках статора. Двигатели с контактными кольцами включают сопротивление, чтобы ограничить бросок тока при торможении. Кроме того, во время торможения двигателя данным способом нужно отключить его от сети в момент его остановки, иначе ротор начнет вращаться в другом направлении.
Таким образом, существуют три режима работы асинхронной машины: движущий режим, генераторный режим и режим тормоза. Каждому из данных режимов соответствует определенный диапазон изменения коэффициента скольжения: когда в двигательном режиме скольжение может изменяться от нуля до единицы, в генераторном – от нуля до минус бесконечности, а в тормозном – от единицы до плюс бесконечности.
Библиографическая ссылка
Давыдкин В.В. АСИНХРОННАЯ МАШИНА И ЕЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ // Международный студенческий научный вестник. – 2017. – № 6.
;
URL: https://eduherald.ru/ru/article/view?id=17913 (дата обращения: 02.03.2023).
Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)
Режимы работы асинхронных двигателей.
Холостой ход.
Если пренебречь трением и магнитными потерями в стали (идеализированная машина), то ротор асинхронного двигателя при холостом ходе вращался бы с синхронной частотой n=n1 в ту же сторону, что и поле статора; следовательно, скольжение было бы равно нулю. Однако в реальной машине частота вращения ротора n при холостом ходе никогда не может стать равной частоте вращения n1, так как в этом случае магнитное поле перестанет пересекать проводники обмотки ротора и в них не возникнет электрический ток.
Поэтому двигатель в этом режиме не может развить вращающего момента и ротор его под влиянием противодействующего момента сил трения начнет замедляться. Замедление ротора будет происходить до тех пор, пока вращающий момент, возникший при уменьшенной частоте вращения, не станет равным моменту, создаваемому силами трения. Обычно при холостом ходе двигатель работает со скольжением s = 0,2-0,5 %.
При холостом ходе в асинхронном двигателе имеют место те же электромагнитные процессы, что и в трансформаторе (обмотка статора аналогична первичной обмотке трансформатора, а обмотка ротора—вторичной обмотке). По обмотке статора проходит ток холостого хода I0, однако его значение в асинхронном двигателе из-за наличия воздушного зазора между ротором и статором значительно больше, чем в трансформаторе (20—40 % номинального тока по сравнению с 3—10 % у трансформатора). Для уменьшения тока I0 в асинхронных двигателях стремятся выполнить минимально возможные по соображениям конструкции и технологии зазоры.
Например, у двигателя мощностью 5 кВт зазор между статором и ротором обычно равен 0,2—0,3 мм. Ток холостого хода, так же как и в трансформаторе, имеет реактивную и активную составляющие. Реактивная составляющая тока холостого хода (намагничивающий ток) обеспечивает создание в двигателе требуемого магнитного потока, а активная составляющая — передачу в обмотку статора из сети энергии, необходимой для компенсации потерь мощности в машине в этом режиме.
Нагрузочный режим.
Чем больше нагрузочный момент на валу, тем больше скольжение и тем меньше частота вращения ротора. Увеличение скольжения при возрастании момента объясняется следующим образом. При увеличении нагрузки на валу ротора он начинает тормозиться и частота его вращения т уменьшается.
Но одновременно увеличивается частота n1— n персечения вращающимся полем проводников обмотки ротора, а следовательно, э. д. с. Е2, индуцированная в этой обмотке, ток в роторе I2 и образованный им электромагнитный вращающий момент М. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока электромагнитный момент двигателя M не сравняется с нагрузочным моментом Мвн.
При достижении равенства моментов М = Мвн торможение прекратится и двигатель будет снова вращаться с постоянной частотой вращения, но меньшей, чем до увеличения нагрузки. При уменьшении нагрузочного момента Мвн частота вращения ротора по той же причине будет увеличиваться. Обычно при номинальной нагрузке скольжение для двигателей средней и большой мощности составляет 2—4 %, а для двигателей малой мощности от 5 до 7,5 %.
При работе двигателя под нагрузкой по обмоткам его статора и ротора проходят токи i1 и i2. Частота тока в обмотках статора f1 и ротора f2 определяется частотой пересечения вращающимся магнитным полем проводников соответствующей обмотки. Обмотка статора пересекается магнитным полем с частотой n1, а обмотка вращающегося ротора — с частотой n1 — n. Следовательно,
f2/f1 = (n1— n)/n1= s или f2 = f1s (83)
Передача электрической энергии из статора в ротор происходит так же, как и в трансформаторе. Двигатель потребляет из сети электрическую мощность Pэл = 3U1I1cosφ1 и отдает приводимому им во вращение механизму механическую мощность Рмх (рис. 260).
Рис. 260. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
В процессе преобразования энергии в машине имеют место потери мощности: электрические в обмотках статора ΔРэл1 и ротора ΔРэл2, магнитные ΔРм от гистерезиса и вихревых токов в ферромагнитных частях машины и механические ΔРмх от трения в подшипниках и вращающихся частей о воздух.
Из статора в ротор вращающимся электромагнитным полем передается электромагнитная мощность Pэм роторе она превращается в механическую мощность ротора Р’мх. Полезная механическая мощность на валу двигателя Pмх меньше мощности Р’мх на значение потерь мощности на трение ?Рмх.
При возрастании механической нагрузки на валу двигателя увеличивается ток I2. В соответствии с этим возрастает и ток I1 в обмотке статора.
Электромагнитный момент М создается в асинхронном двигателе в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с током I2, индуцируемым им в проводниках обмотки статора. Однако в создании его участвует не весь ток I2, а только его активная составляющая I2cosφ2 (здесь φ2 — угол сдвига фаз между током I2 и э. д. с. Е2 в обмотке ротора).
Поэтому
M = cмФтI2 cosφ2 (84)
где
Фт — амплитуда магнитного потока, созданного обмоткой статора;
cм — постоянная, определяемая конструктивными параметрами данной машины и не зависящая от режима ее работы.
Поясним физический смысл формулы (84). На рис. 261 изображен ротор двухполюсного асинхронного двигателя в развернутом виде, на котором кружками показаны поперечные сечения проводников.
Крестики и точки внутри проводников обозначают направление в них тока i2, а под проводниками — направление индуцированных э. д. с. e2, которые пропорциональны индукции В в данной точке воздушного зазора между статором и ротором. Кривая В показывает распределение вдоль окружности ротора индукции, создаваемой вращающимся магнитным полем, кривая i2 — распределение тока в проводниках, а кривая f — распределение электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия тока (а с вращающимся магнитным полем.
Электромагнитный вращающий момент М, создаваемый в результате совместного действия всех сил f, будет пропорционален среднему значению электромагнитной силы fср. Легко заметить, что к проводникам, лежащим на дуге, равной 180° — φ2, приложены силы f, увлекающие ротор за вращающимся магнитным полем, а на дуге φ2 — тормозящие силы. Поэтому при неизменном токе I2 среднее значение электромагнитной силы fср, а следовательно, и электромагнитный момент М будут тем больше, чем меньше угол φ2. Электромагнитный момент М зависит от скольжения s.
Рис. 261. Распределение индукции В, тока i2 и электромагнитных сил f, действующих на проводники асинхронного двигателя
Так, при увеличении скольжения возрастает э. д. с. Е2 в обмотке ротора и ток I2. Однако одновременно уменьшается cosφ2, так как активное сопротивление обмотки ротора R2 остается неизменным, а реактивное Х2 увеличивается (возрастает частота тока f2 в обмотке ротора).
При s < 10-20% увеличение скольжения приводит к незначительному уменьшению cos φ2, вследствие чего активная составляющая тока в обмотке ротора I2cos φ2 и электромагнитный момент М возрастают.
При некотором критическом скольжении sкр двигатель развивает наибольший момент Мmax, который определяет его перегрузочную способность. При дальнейшем увеличении скольжения (большем sкр) происходит резкое уменьшение cos ?2, поэтому активная составляющая тока I2cos φ2 и электромагнитный момент М уменьшаются.
Номинальный вращающий момент Мном двигатели средней и большой мощности развивают при скольжении Sном = 2-4%.
Согласно государственным стандартам на асинхронные двигатели отношение Mmax/Mном = 1,8-2,5. Критическое скольжение sкр для мощных двигателей составляет 5—10%, для двигателей средней и малой мощности — от 10 до 20 %.
Асинхронный двигатель, как и любая электрическая машина, может работать в генераторном режиме, создавая тормозной момент. Этот режим используется для электрического торможения приводов.
Режим пуска.
В начальный момент пуска ротор двигателя неподвижен: скольжение s=1, магнитное поле пересекает ротор с максимальной частотой, индуцируя в нем наибольшую э. д. с. Е2. Так как ток в роторе I2 определяется значением э. д. с. Е2, то в начальный момент пуска он будет наибольшим. Наибольшим будет и ток в статоре.
Обычно пусковой ток двигателя в 5—7 раз больше номинального. Вращающий момент Мп при пуске называется пусковым. Он обычно меньше наибольшего момента, который может развить двигатель. Для двигателей различных типов и мощностей отношение Мп/Мном = 0,7 – 1,8.
Режимы работы асинхронного электродвигателя
При выборе электродвигателя нужно учитывать довольно много параметров, таких как: номинальная мощность, число оборотов в минуту, способ монтажного крепления, габаритные размеры, климатическое исполнение, степень защиты и так далее. Немаловажным параметром при выборе эл двигателя является номинальный режим работы электродвигателя. В этой статье мы рассмотрим режимы работы электродвигателей и объясним, почему так важно учитывать этот фактор.
• S1 – Продолжительный
В режиме работы электродвигателя S1 агрегат продолжительное время работает от сети напряжения с неизменной нагрузкой. Постепенно разогревается до рабочей температуры, а параметры работы остаются неизменными. Большинство общепромышленных электродвигателей имеют именно такой режим работы. Характеризуется определенной относительной продолжительностью включений ПВ -100%.
• S2 – Кратковременный
При включении в сеть агрегат достигает постоянной нагрузки в течение десяти, тридцати, 60 или 90 минут. Времени недостаточно для достижения максимального нагрева, а когда не работает, электромотор остывает до внешних температур. Применяется в устройствах подающих рабочие вещества, например нефть, газ или воду. Применяется, к примеру, в запорных устройствах.
• S3 – Повторно-кратковременный
Электродвигатель так же не достигает максимального нагрева, но в отличие от S2 при остановке не остывает до внешней температуры. Применяется для привода в башенных кранах, в оборудовании для работы лифтов и эскалаторов. Агрегаты работают при ПВ 15, 25, 40, 60%.
• S4 – режим S3 с частыми пусками
Продолжительность работы и число пусков примерно одинаковы, включений в час: 30, 60, 120 и 240. Режим циклический, пуск-работа-остановка и так далее по кругу.
• S5 – Режим повторно –кратковременный с добавлением электрического торможения
В конце каждого цикла агрегат принудительно останавливается.
• S6 – Периодический режим (нагрузка на электродвигатель кратковременная)
Повторяющиеся циклы работы, однако, агрегат не успевает нагреться до постоянной температуры, но и не успевает остыть. Чередование холостого хода с нагрузкой на агрегат.
• S7 – Периодический (нагрузка кратковременна и торможение в конце)
Аналогично S6, но добавлено торможение электродвигателя в конце каждого цикла.
• S8 – Периодический режим (нагрузка кратковременна и изменяется с изменениями скорости вращения механизма)
Происходят взаимосвязанные циклические изменения нагрузки электродвигателя и скорости вращения его вала.
• S9 – Особый (периодические изменения нагрузки агрегата и частоты вращения)
Изменения происходят произвольным образом. Допускается работа с перегрузкой.
Как Вы видите, каждый режим работы предназначен для достижения определенных целей. Использовать электродвигатель с режимом несоответствующим условиям эксплуатации крайне не рекомендуется. Агрегат проработает непродолжительное время или вообще прекратит свою работу сразу после первого цикла включения. Конструктивная особенность эл двигателя каждого режима работы индивидуальна. Если Вы сомневаетесь и нужна консультация, обратитесь к нашим специалистам.
Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
Главными компонентами асинхронного электродвигателя являются статор и ротор, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Активную работу в двигателе выполняют обмотки и сердечник ротора.
Под асинхронностью двигателя понимают отличие частоты вращения ротора от частоты вращения электромагнитного поля.
Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник».
Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. Данные виды отличаются между собой конструкциями обмотки ротора.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Такой тип электрической машины был впервые запатентован М.О. Доливо-Добровольским и в народе называется «беличье колесо» из-за внешнего вида конструкции. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из накоротко замкнутых с помощью колец стержней из меди (алюминия, латуни) и вставленные в пазы обмотки сердечника ротора. Такой тип ротора не имеет подвижных контактов, поэтому такие двигатели очень надежны и долговечны при эксплуатации.
Асинхронный двигатель с фазным ротором
Такое устройство позволяет регулировать скорость работы в широком диапазоне. Фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку, которая соединяется по схемам «звезда» или треугольник. В таких электродвигателях в конструкции имеются специальные щетки, с помощью которых можно регулировать скорость движения ротора. Если в механизм такого двигателя добавить специальный реостат, то при пуске двигателя уменьшится активное сопротивление и тем самым уменьшатся пусковые токи, которые пагубно влияют на электрическую сеть и само устройство.
Принцип действия
При подаче электрического тока на обмотки статора возникает магнитный поток. Так как фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов, то из-за этого поток в обмотках вращается. Если ротор короткозамкнутый, то при таком вращении в роторе появляется ток, который создает электромагнитное поле. Взаимодействуя друг с другом, магнитные поля ротора и статора заставляют ротор электродвигателя вращаться. В случае, если ротор фазный, то напряжение подается на статор и ротор одновременно, в каждом механизме появляется магнитное поле, они взаимодействуют друг с другом и вращают ротор.
Электродвигатель АИР характеристики
| Тип двигателя | Р, кВт | Номинальная частота вращения, об/мин | кпд,* | COS ф | 1п/1н | Мп/Мн | Мmах/Мн | 1н, А | Масса, кг |
| АИР56А2 | 0,18 | 2840 | 68,0 | 0,78 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,52 | 3,4 |
| АИР56В2 | 0,25 | 2840 | 68,0 | 0,698 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,52 | 3,9 |
| АИР56А4 | 0,12 | 1390 | 63,0 | 0,66 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 0,44 | 3,4 |
| АИР56В4 | 0,18 | 1390 | 64,0 | 0,68 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 0,65 | 3,9 |
| АИР63А2 | 0,37 | 2840 | 72,0 | 0,86 | 5,0 | 2,2 | 2,2 | 0,91 | 4,7 |
| АИР63В2 | 0,55 | 2840 | 75,0 | 0,85 | 5,0 | 2,2 | 2,3 | 1,31 | 5,5 |
| АИР63А4 | 0,25 | 1390 | 68,0 | 0,67 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 0,83 | 4,7 |
| АИР63В4 | 0,37 | 1390 | 68,0 | 0,7 | 5,0 | 2,1 | 2,2 | 1,18 | 5,6 |
| АИР63А6 | 0,18 | 880 | 56,0 | 0,62 | 4,0 | 1,9 | 2 | 0,79 | 4,6 |
| АИР63В6 | 0,25 | 880 | 59,0 | 0,62 | 4,0 | 1,9 | 2 | 1,04 | 5,4 |
| АИР71А2 | 0,75 | 2840 | 75,0 | 0,83 | 6,1 | 2,2 | 2,3 | 1,77 | 8,7 |
| АИР71В2 | 1,1 | 2840 | 76,2 | 0,84 | 6,9 | 2,2 | 2,3 | 2,6 | 10,5 |
| АИР71А4 | 0,55 | 1390 | 71,0 | 0,75 | 5,2 | 2,4 | 2,3 | 1,57 | 8,4 |
| АИР71В4 | 0,75 | 1390 | 73,0 | 0,76 | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 2,05 | 10 |
| АИР71А6 | 0,37 | 880 | 62,0 | 0,70 | 4,7 | 1,9 | 2,0 | 1,3 | 8,4 |
| АИР71В6 | 0,55 | 880 | 65,0 | 0,72 | 4,7 | 1,9 | 2,1 | 1,8 | 10 |
| АИР71А8 | 0,25 | 645 | 54,0 | 0,61 | 4,7 | 1,8 | 1,9 | 1,1 | 9 |
| АИР71В8 | 0,25 | 645 | 54,0 | 0,61 | 4,7 | 1,8 | 1,9 | 1,1 | 9 |
| АИР80А2 | 1,5 | 2850 | 78,5 | 0,84 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 3,46 | 13 |
| АИР80А2ЖУ2 | 1,5 | 2850 | 78,5 | 0,84 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 3,46 | 13 |
| АИР80В2 | 2,2 | 2855 | 81,0 | 0,85 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 4,85 | 15 |
| АИР80В2ЖУ2 | 2,2 | 2855 | 81,0 | 0,85 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 4,85 | 15 |
| АИР80А4 | 1,1 | 1390 | 76,2 | 0,77 | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 2,85 | 14 |
| АИР80В4 | 1,5 | 1400 | 78,5 | 0,78 | 6,0 | 2,3 | 2,3 | 3,72 | 16 |
| АИР80А6 | 0,75 | 905 | 69,0 | 0,72 | 5,3 | 2,0 | 2,1 | 2,3 | 14 |
| АИР80В6 | 1,1 | 905 | 72,0 | 0,73 | 5,5 | 2,0 | 2,1 | 3,2 | 16 |
| АИР80А8 | 0,37 | 675 | 62,0 | 0,61 | 4,0 | 1,8 | 1,9 | 1,49 | 15 |
| АИР80В8 | 0,55 | 680 | 63,0 | 0,61 | 4,0 | 1,8 | 2,0 | 2,17 | 18 |
| АИР90L2 | 3,0 | 2860 | 82,6 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 6,34 | 17 |
| АИР90L2ЖУ2 | 3,0 | 2860 | 82,6 | 0,87 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 6,34 | 17 |
| АИР90L4 | 2,2 | 1410 | 80,0 | 0,81 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 5,1 | 17 |
| АИР90L6 | 1,5 | 920 | 76,0 | 0,75 | 5,5 | 2,0 | 2,1 | 4,0 | 18 |
| АИР90LA8 | 0,75 | 680 | 70,0 | 0,67 | 4,0 | 1,8 | 2,0 | 2,43 | 23 |
| АИР90LB8 | 1,1 | 680 | 72,0 | 0,69 | 5,0 | 1,8 | 2,0 | 3,36 | 28 |
| АИР100S2 | 4,0 | 2880 | 84,2 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 8,2 | 20,5 |
| АИР100S2ЖУ2 | 4,0 | 2880 | 84,2 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 8,2 | 20,5 |
| АИР100L2 | 5,5 | 2900 | 85,7 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 11,1 | 28 |
| АИР100L2ЖУ2 | 5,5 | 2900 | 85,7 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 11,1 | 28 |
| АИР100S4 | 3,0 | 1410 | 82,6 | 0,82 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 6,8 | 21 |
| АИР100L4 | 4,0 | 1435 | 84,2 | 0,82 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 8,8 | 37 |
| АИР100L6 | 2,2 | 935 | 79,0 | 0,76 | 6,5 | 2,0 | 2,1 | 5,6 | 33,5 |
| АИР100L8 | 1,5 | 690 | 74,0 | 0,70 | 5,0 | 1,8 | 2,0 | 4,4 | 33,5 |
| АИР112M2 | 7,5 | 2895 | 87,0 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 14,9 | 49 |
| АИР112М2ЖУ2 | 7,5 | 2895 | 87,0 | 0,88 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 14,9 | 49 |
| АИР112М4 | 5,5 | 1440 | 85,7 | 0,83 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 11,7 | 45 |
| АИР112MA6 | 3,0 | 960 | 81,0 | 0,73 | 6,5 | 2,1 | 2,1 | 7,4 | 41 |
| АИР112MB6 | 4,0 | 860 | 82,0 | 0,76 | 6,5 | 2,1 | 2,1 | 9,75 | 50 |
| АИР112MA8 | 2,2 | 710 | 79,0 | 0,71 | 6,0 | 1,8 | 2,0 | 6,0 | 46 |
| АИР112MB8 | 3,0 | 710 | 80,0 | 0,73 | 6,0 | 1,8 | 2,0 | 7,8 | 53 |
| АИР132M2 | 11 | 2900 | 88,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 21,2 | 54 |
| АИР132М2ЖУ2 | 11 | 2900 | 88,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 21,2 | 54 |
| АИР132S4 | 7,5 | 1460 | 87,0 | 0,84 | 7,0 | 2,3 | 2,3 | 15,6 | 52 |
| АИР132M4 | 11 | 1450 | 88,4 | 0,84 | 7,0 | 2,2 | 2,3 | 22,5 | 60 |
| АИР132S6 | 5,5 | 960 | 84,0 | 0,77 | 6,5 | 2,1 | 2,1 | 12,9 | 56 |
| АИР132M6 | 7,5 | 970 | 86,0 | 0,77 | 6,5 | 2,0 | 2,1 | 17,2 | 61 |
| АИР132S8 | 4,0 | 720 | 81,0 | 0,73 | 6,0 | 1,9 | 2,0 | 10,3 | 70 |
| АИР132M8 | 5,5 | 720 | 83,0 | 0,74 | 6,0 | 1,9 | 2,0 | 13,6 | 86 |
| АИР160S2 | 15 | 2930 | 89,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 28,6 | 116 |
| АИР160S2ЖУ2 | 15 | 2930 | 89,4 | 0,89 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 28,6 | 116 |
| АИР160M2 | 18,5 | 2930 | 90,0 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 34,7 | 130 |
| АИР160М2ЖУ2 | 18,5 | 2930 | 90,0 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 34,7 | 130 |
| АИР160S4 | 15 | 1460 | 89,4 | 0,85 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 30,0 | 125 |
| АИР160S4ЖУ2 | 15 | 1460 | 89,4 | 0,85 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 30,0 | 125 |
| АИР160M4 | 18,5 | 1470 | 90,0 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 36,3 | 142 |
| АИР160S6 | 11 | 970 | 87,5 | 0,78 | 6,5 | 2,0 | 2,1 | 24,5 | 125 |
| АИР160M6 | 15 | 970 | 89,0 | 0,81 | 7,0 | 2,0 | 2,1 | 31,6 | 155 |
| АИР160S8 | 7,5 | 720 | 85,5 | 0,75 | 6,0 | 1,9 | 2,0 | 17,8 | 125 |
| АИР160M8 | 11 | 730 | 87,5 | 0,75 | 6,5 | 2,0 | 2,0 | 25,5 | 150 |
| АИР180S2 | 22 | 2940 | 90,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 41,0 | 150 |
| АИР180S2ЖУ2 | 22 | 2940 | 90,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 41,0 | 150 |
| АИР180M2 | 30 | 2950 | 91,4 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 55,4 | 170 |
| АИР180М2ЖУ2 | 30 | 2950 | 91,4 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 55,4 | 170 |
| АИР180S4 | 22 | 1470 | 90,5 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 43,2 | 160 |
| АИР180S4ЖУ2 | 22 | 1470 | 90,5 | 0,86 | 7,5 | 2,2 | 2,3 | 43,2 | 160 |
| АИР180M4 | 30 | 1470 | 91,4 | 0,86 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 57,6 | 190 |
| АИР180М4ЖУ2 | 30 | 1470 | 91,4 | 0,86 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 57,6 | 190 |
| АИР180M6 | 18,5 | 980 | 90,0 | 0,81 | 7,0 | 2,1 | 2,1 | 38,6 | 160 |
| АИР180M8 | 15 | 730 | 88,0 | 0,76 | 6,6 | 2,0 | 2,0 | 34,1 | 172 |
| АИР200M2 | 37 | 2950 | 92,0 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 67,9 | 230 |
| АИР200М2ЖУ2 | 37 | 2950 | 92,0 | 0,88 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 67,9 | 230 |
| АИР200L2 | 45 | 2960 | 92,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 82,1 | 255 |
| АИР200L2ЖУ2 | 45 | 2960 | 92,5 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 82,1 | 255 |
| АИР200M4 | 37 | 1475 | 92,0 | 0,87 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 70,2 | 230 |
| АИР200L4 | 45 | 1475 | 92,5 | 0,87 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 84,9 | 260 |
| АИР200M6 | 22 | 980 | 90,0 | 0,83 | 7,0 | 2,0 | 2,1 | 44,7 | 195 |
| АИР200L6 | 30 | 980 | 91,5 | 0,84 | 7,0 | 2,0 | 2,1 | 59,3 | 225 |
| АИР200M8 | 18,5 | 730 | 90,0 | 0,76 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 41,1 | 210 |
| АИР200L8 | 22 | 730 | 90,5 | 0,78 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 48,9 | 225 |
| АИР225M2 | 55 | 2970 | 93,0 | 0,90 | 7,5 | 2,0 | 2,3 | 100 | 320 |
| АИР225M4 | 55 | 1480 | 93,0 | 0,87 | 7,2 | 2,2 | 2,3 | 103 | 325 |
| АИР225M6 | 37 | 980 | 92,0 | 0,86 | 7,0 | 2,1 | 2,1 | 71,0 | 360 |
| АИР225M8 | 30 | 735 | 91,0 | 0,79 | 6,5 | 1,9 | 2,0 | 63 | 360 |
| АИР250S2 | 75 | 2975 | 93,6 | 0,90 | 7,0 | 2,0 | 2,3 | 135 | 450 |
| АИР250M2 | 90 | 2975 | 93,9 | 0,91 | 7,1 | 2,0 | 2,3 | 160 | 530 |
| АИР250S4 | 75 | 1480 | 93,6 | 0,88 | 6,8 | 2,2 | 2,3 | 138,3 | 450 |
| АИР250M4 | 90 | 1480 | 93,9 | 0,88 | 6,8 | 2,2 | 2,3 | 165,5 | 495 |
| АИР250S6 | 45 | 980 | 92,5 | 0,86 | 7,0 | 2,1 | 2,0 | 86,0 | 465 |
| АИР250M6 | 55 | 980 | 92,8 | 0,86 | 7,0 | 2,1 | 2,0 | 104 | 520 |
| АИР250S8 | 37 | 740 | 91,5 | 0,79 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 78 | 465 |
| АИР250M8 | 45 | 740 | 92,0 | 0,79 | 6,6 | 1,9 | 2,0 | 94 | 520 |
| АИР280S2 | 110 | 2975 | 94,0 | 0,91 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 195 | 650 |
| АИР280M2 | 132 | 2975 | 94,5 | 0,91 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 233 | 700 |
| АИР280S4 | 110 | 1480 | 94,5 | 0,88 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 201 | 650 |
| АИР280M4 | 132 | 1480 | 94,8 | 0,88 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 240 | 700 |
| АИР280S6 | 75 | 985 | 93,5 | 0,86 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 142 | 690 |
| АИР280M6 | 90 | 985 | 93,8 | 0,86 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 169 | 800 |
| АИР280S8 | 55 | 740 | 92,8 | 0,81 | 6,6 | 1,8 | 2,0 | 111 | 690 |
| АИР280M8 | 75 | 740 | 93,5 | 0,81 | 6,2 | 1,8 | 2,0 | 150 | 800 |
| АИР315S2 | 160 | 2975 | 94,6 | 0,92 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 279 | 1170 |
| АИР315M2 | 200 | 2975 | 94,8 | 0,92 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 248 | 1460 |
| АИР315МВ2 | 250 | 2975 | 94,8 | 0,92 | 7,1 | 1,8 | 2,2 | 248 | 1460 |
| АИР315S4 | 160 | 1480 | 94,9 | 0,89 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 288 | 1000 |
| АИР315M4 | 200 | 1480 | 94,9 | 0,89 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 360 | 1200 |
| АИР315S6 | 110 | 985 | 94,0 | 0,86 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 207 | 880 |
| АИР315М(А)6 | 132 | 985 | 94,2 | 0,87 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 245 | 1050 |
| АИР315MВ6 | 160 | 985 | 94,2 | 0,87 | 6,7 | 2,0 | 2,0 | 300 | 1200 |
| АИР315S8 | 90 | 740 | 93,8 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 178 | 880 |
| АИР315М(А)8 | 110 | 740 | 94,0 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 217 | 1050 |
| АИР315MВ8 | 132 | 740 | 94,0 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 260 | 1200 |
| АИР355S2 | 250 | 2980 | 95,5 | 0,92 | 6,5 | 1.6 | 2,3 | 432,3 | 1700 |
| АИР355M2 | 315 | 2980 | 95,6 | 0,92 | 7,1 | 1,6 | 2,2 | 544 | 1790 |
| АИР355S4 | 250 | 1490 | 95,6 | 0,90 | 6,2 | 1,9 | 2,9 | 441 | 1700 |
| АИР355M4 | 315 | 1480 | 95,6 | 0,90 | 6,9 | 2,1 | 2,2 | 556 | 1860 |
| АИР355MА6 | 200 | 990 | 94,5 | 0,88 | 6,7 | 1,9 | 2,0 | 292 | 1550 |
| АИР355S6 | 160 | 990 | 95,1 | 0,88 | 6,3 | 1,6 | 2,8 | 291 | 1550 |
| АИР355МВ6 | 250 | 990 | 94,9 | 0,88 | 6,7 | 1,9 | 2,0 | 454,8 | 1934 |
| АИР355L6 | 315 | 990 | 94,5 | 0,88 | 6,7 | 1,9 | 2,0 | 457 | 1700 |
| АИР355S8 | 132 | 740 | 94,3 | 0,82 | 6,4 | 1,9 | 2,7 | 259,4 | 1800 |
| АИР355MА8 | 160 | 740 | 93,7 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 261 | 2000 |
| АИР355MВ8 | 200 | 740 | 94,2 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 315 | 2150 |
| АИР355L8 | 132 | 740 | 94,5 | 0,82 | 6,4 | 1,8 | 2,0 | 387 | 2250 |
X
Плавный запуск двигателя с фазным ротором
Система плавного разгона электродвигателя с фазным ротором работает автоматически. Оператор нажимает кнопку «Пуск», дальше автоматика все делает сама.
Главный контактор подключает к трехфазному напряжению обмотку статора. Двигатель начинает вращение с минимально возможной скоростью, так как в цепь его ротора включены резисторы с максимально возможным сопротивлением.
Через фиксированную задержку, формируемую реле времени, включается первый контактор, шунтирующий первую секцию сопротивлений в цепи ротора. Скорость вращения немного возрастает. Проходит еще время, второе реле времени запускает следующий контактор. Шунтируется следующая секция сопротивлений, ток в цепи ротора возрастает, скорость вращения – увеличивается. И так далее, до полного исключения всех сопротивлений из цепи ротора. При этом электродвигатель выходит на номинальные обороты.
Число ступеней разгона выбирается из условий тяжести запуска. Разгон получается не таким уж плавным, ток в статоре возрастает ступенями. При старте и переходе на каждую последующую ступень, электродвигатель все равно потребляет пусковой ток, хоть и меньшего значения.
Этого недостатка лишены электродвигатели, для разгона которых используются жидкостные пускатели (или стартеры). В них в качестве резистора используется жидкость с высоким удельным сопротивлением. Это – дистиллированная вода с растворенной в ней специальной солью. Уменьшение сопротивления достигается за счет уменьшения расстояния между электродами, помещенными в эту жидкость. Электроды приводятся в движение небольшим электродвигателем через червячную передачу. За счет этого уменьшение сопротивления в цепи ротора и разгон электродвигателя происходят плавно.
История появления
История создания асинхронного электродвигателя начинается в 1888 году, когда Никола Тесла запатентовал схему электродвигателя, в этом же году другой ученый в области электротехники Галлилео Феррарис опубликовал статью о теоретических аспектах работы асинхронной машины.
В 1889 году российский физик Михаил Осипович Доливо-Добровольский получил в Германии патент на асинхронный трехфазный электрический двигатель.
Все эти изобретения позволили усовершенствовать электрические машины и привели к тому, что в промышленность стали массово применяться электрические машины, которые значительно ускорили все технологические процессы на производстве, повысили эффективность работы и снизили её трудоемкость.
В настоящий момент самый распространенный электродвигатель, эксплуатируемый в промышленности, является прототипом электрической машины, созданной Доливо-Добровольским.
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:
- Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
- Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
- Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
- Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
- Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
- Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.
С развитием электронных систем, управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается.
{SOURCE}
Основные параметры электродвигателя постоянного тока
Постоянная момента
Для коллекторного электродвигателя постоянного тока определяется по формуле:
,
- где Z — суммарное число проводников,
- Ф – магнитный поток, Вб
Т.Кенио, С.Нагамори. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами: Пер. с англ.-М.: Энергоатомиздат, 1989. ГОСТ 27471-87 Машины электрические вращающиеся. Термины и определения. М.М.Кацман. Электрические машины и электропривод автоматических устройств: Учебник для электротехнических специальностей техникумов.- М.: Высш. шк., 1987. Л.М.Пиотровский. Электрические машины. Учебник для учащихся электромашиностроительных, энергетических и электротехнических техникумов.-Л.: Энергия, 1972. Microchip. Brushed DC motor basics.
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )