Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Уравнения и схемы замещения приведенного асинхронного двигателя

Т-образная и Г-образная схемы замещения асинхронного двигателя

При практических расчетах вместо реального асинхронного двигателя, на схеме его заменяют эквивалентной схемой замещения, в которой электромагнитная связь заменена на электрическую с сохранением энергетических соотношений в асинхронном двигателе. При этом параметры цепи ротора приводятся к параметрам цепи статора.

У асинхронного двигателя электрическая энергия преобразуется в механическую, поэтому на схеме замещения добавляют переменное активное сопротивление моделирующее механическую нагрузку на валу, которое зависит от скольжения.
Т-образная схема замещения асинхронного двигателя подобна аналогичной схеме трансформатора.

Система уравнений, описывающих электрическое состояние цепи статора и ротора, и магнитное состояние машины:

Более удобной при практических расчетах является Г-образная схема замещения

В Г-образной схеме намагничивающая ветвь вынесена к выходным зажимам. Так, вместо трех ветвей ветвей получают две ветви, первая-намагничивающая ,вторая-рабочая.

7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя с приведенным ротором

Параметры обмотки ротора приводят к обмотке статора, чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изобразить на одной векторной диаграмме. При этом обмотку ротора с числом фаз m2, с числом витков фазы w2 и обмоточным коэффициентом kоб2 заменяют обмоткой с m1, w1, коб1, а мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора должны остаться без изменений. Пересчет реальных параметров обмотки ротора на приведенные выполняются по формулам, аналогичным формулам приведения. При неподвижном роторе приведенная ЭДС ротора равна , где – коэффициент трансформации напряжения в асинхронной машине при неподвижном роторе.

Приведенный ток ротора , где – коэффициент трансформации тока асинхронной машины.

В отличие от трансформаторов в асинхронных двигателях коэффициенты трансформации напряжения и тока не равны ( ). Объясняется это тем, что число фаз в обмотках статора и короткозамкнутого ротора не одинаково ( ). Лишь в двигателях с фазным ротором, у которых , эти коэффициенты равны.

Приведенные сопротивления фазы обмотки ротора ;

Уравнение напряжения обмотки ротора в приведенном виде

.

Величину можно представить в следующем виде

в результате уравнение напряжения для обмотки ротора в приведенном виде:

.

Отсюда следует вывод, что асинхронный двигатель в электрическом отношении подобен трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку.

Для асинхронного двигателя, так же как и для трансформатора, векторная диаграмма строится по уравнениям токов и напряжений обмоток статора и ротора.

Угол сдвига фаз между ЭДС и током .

Уравнениям напряжений и токов, а также векторной диаграмме соответствуют электрические схемы замещения асинхронного двигателя.

ЭДС и МДС. Г-образная схема замещения.

Асинхронная машина при вращающемся роторе – это универсальный трансформатор, который преобразует напряжение, ток, число фаз, частоту и род энергии.

Уравнение напряжений первичной обмотки (статора) такого трансформатора

Читать еще:  Vw polo двигатель cfna троит на холостом ходу

Частота ЭДС и ЭДС вращающегося ротора

Аналогично и для приведенных величин

ЭДС рассеяния ротора

Уравнение э.д.с. ротора:

Скорость вращения МДС ротора относительно ротора , а относительно неподвижного статора

Т.е. основная гармоника м.д.с. ротора вращается в пространстве с той же скоростью и в том же направлении, что и м.д.с. статора и они неподвижны друг относительно друга

Неподвижные друг относительно друга МДС создают общую вращающуюся волну м.д.с. Fo

Скорость вращения МДС ротора слагается из скорости вращения самого ротора n и скорости вращения МДС относительно ротора n2. В генераторном режиме n2 имеет отрицательное значение, т.е. МДС

ротора вращается навстречу вращению ротора.

Г-образная схема замещения,рис.6.4. Параметры Г- образной схемы замещения:

ток главной цепи ,

ток статора, одинаковый для Г-образной и Т-образной схем,

ток намагничивающего контура

Параметры Г-образной схемы замещения

, , ,

Коэффициент изменяет параметры главной и намагничивающей цепей и токи по величине и по фазе и не зависит от скольжения.

В приближенных расчетах пренебрегают величиной и считают , что составляет .

25. Вращающий момент асинхронной машины. Механическая характеристика.

В уравнении вращающего момента асинхронного двигателя единственным переменным параметром является скольжение S. Зависимость М=f(S) получило название механической характеристики асинхронного двигателя (рисунок).

В момент пуска двигателя, когда n2=0, скольжение S=1, тогда:

Под действием пускового момента Mn ротор придет во вращение. В дальнейшем скольжение будет уменьшаться, а вращающий момент увеличиваться. При скольжении Sкр он достигает максимального значения Mmax.. Величина критического скольжения:

Тогда, подставив его значение в формулу для М, получим:

Дальнейший разгон двигателя будет сопровождаться уменьшением скольжения и, вместе с тем уменьшением вращающего момента. Равновесие наступит, когда величине вращающего момента будет противостоять тормозной момент, вызванный нагрузкой.

Механическая характеристика асинхронного двигателя

При номинальной нагрузке будут номинальный вращающий момент Мн и номинальное скольжение Sн.

Отношение максимального момента к номинальному называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя:

Обычно она составляет величину от 1,7 до 2,5.

Отношение пускового момента к номинальному называется кратностью пускового момента асинхронного двигателя:

Режимы работы асинхронной машины. Асинхронный генератор

Двигательный режим, генераторный режим, режим электромагнитного тормоза.

Двигательный режим.Уравнения. Схема замещения. Векторная диаграмма. Диаграмма преобразования мощности. Потери и КПД

ток статора, приведенный ток ротора и ток холостого хода (ток намагничивающего контура),

фазное напряжение, В,

ЭДС статора и приведенная ЭДС ротора,

полные комплексные сопротивления статора и ротора, активное сопротивление ротора, Ом,

скольжение, ое

Генераторный режим

Ток ротора. Векторная диаграмма.

Режим электромагнитного тормоза

Асинхронный генератор(АГ) является наиболее распространенной электрической машиной переменного тока, применяемой преимуществен­но в качестве двигателя.
Только низковольтные АГ (до 500 В пи­тающего напряжения) мощностью от 0,12 до 400 кВт потребляют более 40% всей вырабатываемой в мире электроэнергии, а годовой их выпуск со­ставляет сотни миллионов, покрывая самые разнообразные потребности промышленного и сельскохозяйственного производства, судовых, авиаци­онных и транспортных систем, систем автоматики, военной и специальной техники.

Читать еще:  В каком году был изобретен бензиновый двигатель

Схема замещения асинхронного двигателя.

Подобно тому, как это делалось для трансформатора, при анализе соотношений токов, напряжений, ЭДС в цепи статора и ротора и при расчете схемы замещения асинхронного двигателя бывает удобно рассматривать приведенный ротор, обмотка которого устроена также как и обмотка статора и имеет одинаковое число фаз и витков в фазе. Приведённые напряжения, ЭДС и токи ротора должны быть рассчитаны таким образом, чтобы основные электромагнитные и энергетические соотношения не нарушались. Частота приведенного тока и ЭДС ротора равна частоте тока статора. Коэффициент привидения (или трансформации) для тока равен отношению и зависит от числа фаз статора и ротора, а так же от числа витков и обмоточных коэффициентов. Коэффициент привидения (или трансформации) ЭДС и напряжения kl1 будем считать отношение ЭДС статора и ротора при неподвижном роторе, так как E1=C1Eƒ1Φ; E2=C2Eƒ2Φ

kl1 зависит, как видно, от конструктивных особенностей обмоток статора и ротора, главным образом числа витков, числа фаз и обмоточного коэффициента. Для построения схемы замещения преобразуем основные уравнения для двигателя. Для цепи ротора имеем выражение

ЭДС связаны соотношением:

тогда

ЭДС пропорционально намагниченному току İ1x, и по аналогии с трансформатором — Ė1=Z12×İ1x[**],

где Z12— величина, моделирующая магнитную цепь машины и имеющая размерность сопротивления.

Для цепи статора Ů1=- Ė11Z1. Заменив — Е один раз [*], а другой [**] получим

Таким образом, имеем систему уравнений, описывающих электрическое состояние цепи статора и ротора, и магнитное состояние машины.

На основании этих уравнений строим схему замещения (рис.3.14.) На схеме элементы r1,x1— соответствуют активному и индуктивному сопротивлениям фазы статора.

r2’, x2 — моделируют цепь фазы ротора

r12, x12 — магнитную цепь двигателя

При холостом ходе I2=0, при этом n=n и s = 0, тогда

При коротком замыкании и s =1 — ротор заторможен. В опыте короткого замыкания U1«U1n.

Дата добавления: 2015-04-16 ; просмотров: 7 ; Нарушение авторских прав

СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ ФАЗЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Для расчетов рабочих процессов асинхронного двигателя часто используется схема замещения фазы двигателя, состоящая из резистивных и индуктивных элементов с постоянными параметрами, а также резистивного элемента с переменным сопротивлением, замещаю­щим механическую нагрузку на валу двигателя.

Для обоснования такой схемы замещения преобразуем соответст­вующим образом основные уравнения состояния двигателя. Для этого все роторные величины приведем к числу витков, обмоточному коэффи­циенту и числу фаз статора подобно тому, как мы приводили к числу витков первичной обмотки трансформатора величины, относящиеся ко вторичной обмотке (см. § 8.5). Асинхронный двигатель является трех­фазным устройством, но его фазы симметричны, поэтому достаточно составить схему замещения для одной фазы.

Читать еще:  Что лить в двигатель калины синтетику или полусинтетику

Электродвижущая сила фазы статора Е1 связана с ЭДС фазы не­подвижного эквивалентного ротора Е соотношением

где ke — коэффициент трансформации напряже­ний асинхронной машины.

Согласно векторной диаграмме фазы двигателя (рис. 14.18)

=( +j Lрас2) 2 = (rВ2 + r2 +j Lpac2) 2 = Zo62 2 + г2 2.

1 = (Zo62 + r2)ke 2.

Ток фазы ротора 2 можно заменить приведенным током:

2= (Зw1kоб1/m2w2kоб2) 2 = ki 2

где ki коэффициент трансформации токов асинхронной машины. Сделав подстановку, получим:

1= — (Zo6 2 + r2) keki 2.

Произведение keki = k есть коэффициент трансформации асинх­ронной машины.

Введем теперь в уравнения электрического состояния фазы статора асинхронного двигателя приведенные сопротивления цепи ротора:

Элементы с такими сопротивлениями в цепи фазы статора будут потреблять такую же энергию и при том же сдвиге фаз между током и напряжением, как это имеет место в соответствующих сопротивле­ниях элементов цепи фазы ротора по схеме на рис. 14.17.

Таким образом, ЭДС фазы статора равна:

1 = — (Z’об2 + r’2) 2

а напряжение статора (фазное)

1 = (- 1 ) + Zo61 1 = Zo61 1 + (Zo62 + r’2) 2. (14.18)

С другой стороны, ЭДС 1 пропорциональна намагничивающему току 1x и по тем же соображениям, как и для трансформатора, напряжение

(— 1) = Z12 1x,

где условная величина Z12, модуль которой имеет размерность сопро­тивления, в эквивалентной схеме замещения соответствует магнитной цепи двигателя. Следовательно, для напряжения фазы статора спра­ведливо также второе уравнение

1 = Z0б1 1+ Z12 . (14.19)

Вместе с уравнением тока статора

1 = + 2 (14.20)

два уравнения напряжения фазы статора (14.18) и (14.19) можно рас­сматривать как уравнения, соответствующие законам Кирхгофа для цепи на рис. 14.19. В ней элементы Zo61 изображают схему замещения обмотки фазы статора, Z’qб2 — обмотки фазы ротора, Z12 — магнитную цепь машины, a r’2 — механическую нагрузку.

Уточним, что ток является то­ком фазы статора идеального холосто­го хода двигателя, т. е. это ток двига­теля в условиях, когда ток в роторе отсутствует (I2 = 0). Ток 11x можно измерить, если посредством внешнего двигателя довести ротор до синхрон­ной частоты вращения (s = 0).

При такой синхронной частоте вращения сопротивление резистив­ного элемента, соответствующего механической нагрузке в эквива­лентной схеме замещения, равно (14.16):

r’2 = r’B2/s — r’B2 = r’B2 (1 — s)/s = .

Если затормозить двигатель до полной остановки, то s = 1 и, сле­довательно,

По этой причине опыт полной остановки двигателя именуется опытом короткого замыкания — обычно он осуществляется при сильно пониженном напряжении на статоре.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector