- Principiul de funcționare
și dispozitiv
asincron
motorului. - Lucrați sub sarcină,
Cuplu
și performanță
un motor asincron .. - Punerea în funcțiune și reglementarea
viteza de rotație
motoare asincrone trifazate.
Motoare asimetrice monofazate.
Funcționarea unui motor asincron sub sarcină.
În timpul funcționării, rotorul motorului se rotește la o frecvență n 2. frecvența inferioară n 1 a câmpului magnetic stator care se rotește în aceeași direcție cu rotorul.
Prin urmare, un câmp magnetic având o diapoziție de înaltă frecvență față de rotor cu o frecvență (rpm) egală cu diferența dintre frecvențele câmpului și rotor, adică ns = n1 - n2.
Înclinarea relativă a rotorului din câmpul magnetic rotativ al statorului este caracterizată prin alunecarea lui S.
Alunecarea este raportul diferenței dintre frecvențele de rotație ale câmpului magnetic statoric și rotorul rotativ la frecvența câmpului statorului
S = ns / n 1 = (n 1 - n 2) / n 1.
Această formulă determină alunecarea în unități relative, iar alunecarea poate fi exprimată și ca procent:
S = ((n1 - n2) / n1) x 100%.
Dacă rotorul este staționar (n 2 = 0), atunci alunecarea este egală cu una sau 100%.
Dacă rotorul se rotește sincron cu câmpul magnetic, adică cu aceeași frecvență
(n 2 = n 1), atunci alunecarea este zero.
Astfel, cu cât este mai mare viteza rotorului, cu atât este mai mică alunecarea.
În modul de funcționare al unui motor asincron, alunecarea este mică.
În motoarele asincrone moderne, glisarea la sarcină maximă este de 3-5%, adică Rotorul se rotește la o frecvență ușor diferită de frecvența câmpului magnetic al statorului.
La ralanti, adica in absenta sarcinii pe arbore, alunecarea este neglijabila si poate fi considerata ca fiind zero.
Viteza rotorului poate fi determinată din următoarele relații:
n 2 = n 1 - ns = n 1 (1 - S) = (60f 1 / p) (1 - S).
Motorul va rula stabil la o frecvență constantă de rotație a rotorului la echilibru a momentelor, adică. E., În cazul în care cuplul motor M este egală cu un cuplu de frânare montat pe arborele motor Mm. care dezvoltă un receptor de energie mecanică, de exemplu un dispozitiv de tăiat strung. În consecință, putem scrie: M = Mm.
Orice sarcină pe mașină corespunde unei anumite viteze de rotație a rotorului n2 și o anumită alunecare S.
Câmpul magnetic al statorului se rotește în raport cu rotorul cu o frecvență ns și induce înfășurarea lui emf E 2. sub acțiunea căruia trece un curent I 2 prin înfășurarea închisă a rotorului.
În cazul în care sarcina pe arborele mașinii a crescut, adică. E. Creșterea cuplului de frânare, echilibrul este momentul perturbată, deoarece cuplul de frânare este mai mare decât cuplul.
Aceasta va duce la o scădere a vitezei rotorului și, în consecință, la o creștere a alunecării. Pe măsură ce crește grosimea, câmpul magnetic va traversa mai des conductorii rotorului, emf E 2. indusă în bobina rotorului, va crește și, ca urmare, atât curentul din rotor, cât și cuplul dezvoltat de motor.
Slip și curentul rotorului va crește până la punctul în care din nou un echilibru al momentelor, adică. E. Cuplul devine egal cu frâna.
În același mod, are loc procesul de schimbare a vitezei rotorului și a cuplului dezvoltat cu sarcină descrescătoare a motorului. Pe măsură ce sarcina pe arborele motorului scade, cuplul de frânare devine mai mic decât cuplul de rotație, ceea ce duce la o creștere a vitezei rotorului sau la o scădere a alunecării.
Ca rezultat, emf-ul și curentul în bobina rotorului sunt reduse și, în consecință, cuplul devine din nou egal cu cuplul de frânare.
Câmpul magnetic al statorului traversează conductorii înfășurării statorului și induce emf E1 în el. care echilibrează tensiunea aplicată a rețelei U 1.
Dacă vom neglija căderea de tensiune în rezistența înfășurarea statorică, care este mică în comparație cu forța electromotoare între valorile absolute ale tensiunii aplicate și forța electromotoare a bobinajului stator poate presupune egalitatea aproximativă, t. E.
U 1 = E 1.
Astfel, la o tensiune constantă a rețelei, emf-ul înfășurării statorului va rămâne, de asemenea, neschimbat. În consecință, fluxul magnetic în spațiul de aer al mașinii, precum și în transformator, rămâne aproximativ constant pentru orice schimbare de sarcină.
Curentul înfășurării rotorului creează propriul câmp magnetic, care este îndreptat opus câmpului magnetic al curentului înfășurării statorului. Pentru fluxul magnetic rezultant în mașină rămâne neschimbată cu orice schimbare a sarcinii motorului, câmpul magnetic demagnetizare al înfășurării rotorului trebuie să fie echilibrat de câmpul magnetic al înfășurărilor statorice. De aceea, pe masura ce curentul in bobina rotorului creste, la fel si curentul in bobina statorului.
Astfel, motorul asincron este similar cu un transformator, care mărește curentul în bobina primară când crește curentul în bobina secundară.
Momentul motorului de inducție.
Cuplul unui motor asincron este creat prin interacțiunea câmpului magnetic rotativ al statorului cu curenții din conductoarele înfășurării rotorului. De aceea, cuplul depinde atât de fluxul magnetic al statorului Φm. și din curentul în bobina rotorului I 2.
Cu toate acestea, în procesul de conversie a energiei (crearea cuplului), participă doar energia activă consumată de mașină din rețea. Ca urmare, cuplul nu depinde de curentul din bobina rotorului I 2. ci numai pe componenta sa activă, adică I 2 Xcos 2. unde 2 este unghiul de fază dintre emf și curentul în bobina rotorului.
Astfel, cuplul unui motor asincron este determinat de următoarea expresie:
M = C Φ m I 2 cos 2,
unde C este constanta constructivă a mașinii, în funcție de numărul polilor și fazelor sale, de numărul de înfășurări ale înfășurării statorului și de proiectarea structurii înfășurării.
Cu condiția ca tensiunea aplicată să fie constantă, fluxul magnetic rămâne, de asemenea, aproape constant pentru orice modificare a sarcinii motorului.
Astfel, în ceea ce privește valorile cuplului FM și C sunt constante și proporționale cu componenta de curent de cuplu este activă numai în înfășurarea rotorului, adică. E. M
I 2 cos 2.
Schimbarea cuplului de sarcină sau a cuplului de frânare pe arborele motorului modifică viteza și alunecarea rotorului, ceea ce va cauza o schimbare a curentului în rotorul I 2. și componenta sa activă I 2 cos 2.
Este posibil să se determine curentul în rotor prin raportul dintre emf și rezistența totală,
I2 = E2 / Z2 = E2 / (R + X) și cos2 = R2 / (R + X),
unde Z2. R2 și X2 - rezistența totală, activă și reactivă a fazei de înfășurare a rotorului.
Împreună cu alunecare, frecvența curentului rotorului se schimbă.
Cu rotorul staționar (n 2 = 0 și S = 1), câmpul rotativ intersectează conductorii statorului și bobinelor rotorului cu aceeași frecvență, iar frecvența curentului în rotor este egală cu frecvența curentă din rețea (f 2 = f 1).
Cu alunecare descrescătoare, înfășurarea rotorului este intersectată de un câmp magnetic cu o frecvență mai mică, astfel încât frecvența curentului din rotor să scadă. Atunci când rotorul se rotește sincron cu câmpul (n = 2 n 1 = 0 și S), conductorii de înfășurare ale rotorului nu se intersectează câmpul magnetic, astfel încât frecvența curentului în rotor egal cu zero, f 2 = 0. Astfel, frecvența curentului în rotor este proporțională cu alunecarea, adică, f 2 = Sf 1.
Rezistența activă a înfășurării rotorului este practic independent de frecvență, în timp ce reactanței și tensiunea electromotoare proporțională cu frecvența, adică schimbarea cu alunecare, și poate fi determinată de următoarele expresii ..:
E2 = SE și X2 = SX,
unde E și X sunt respectiv emf și bobina de fază inductivă a rotorului fix. Astfel, avem:
I2 = SE / (R + (SX)) și cos2 = R2 / (R + (SX))
și cuplul
M I 2 cos 2 = SER 2 / (R + (SX))
Cuplul de cuplu
motor asincron din alunecare
Prin urmare, pentru diapozitivele mici (până la aproximativ 20%), atunci când SX este mic în comparație cu R 2. o creștere a alunecării determină o creștere a cuplului, deoarece în acest caz crește componenta activă a curentului în rotor (I 2 cos 2).
Pentru diapozitivele mari (SX> R 2), o creștere a alunecării va cauza o reducere a cuplului.
Astfel, deși curentul din rotor I2 crește. dar componenta sa activă I 2 cos 2 și, în consecință, cuplul va scădea datorită unei creșteri semnificative a reactanței înfășurării rotorului.
Dependența cuplului la alunecare este prezentată în Fig.
La o anumită alunecare S m (aproximativ 20%), motorul dezvoltă cuplul maxim care determină capacitatea de suprasarcină a motorului și este de obicei de 2-3 ori mai mare decât cuplul nominal.
Operarea stabilă a motorului este posibilă numai pe ramura ascendentă a curbei dependenței momentului de alunecare, adică când alunecarea variază de la 0 la S m. Lucrarea motorului pe ramura descendentă a acestei dependențe, adică atunci când S> S m este imposibilă, deoarece nu este asigurat un echilibru stabil al momentelor.
Dacă presupunem că cuplul a fost egal cu cuplul de frânare (M = M T) în punctele A și B. atunci în cazul unui dezechilibru accidental al momentelor într-un caz, acesta este restabilit, dar în celălalt nu se recuperează.
Să presupunem că cuplul motorului a scăzut dintr-un anumit motiv (de exemplu, atunci când tensiunea de alimentare este coborâtă), atunci alunecarea va începe să crească.
Dacă soldul momentului a fost la punctul A. atunci creșterea alunecării va determina o creștere a cuplului motorului și va deveni din nou egală cu cuplul de frânare, adică echilibrul momentelor va fi restabilit.
Dacă soldul momentului a fost la punctul B. creșterea alunecare va determina o scădere a cuplului, care va rămâne întotdeauna mai puțin de frânare, adică. e. echilibru momente este restabilit, iar viteza rotorului este redusă în mod continuu la oprire a motorului.
Dacă pe axul motorului este aplicat un cuplu de frânare mai mare decât cuplul maxim, balanța cuplului va fi încălcată și rotorul motorului se va opri.
Cuplul motorului este proporțional cu pătratul tensiunii aplicate, deoarece atât fluxul magnetic cât și curentul din rotor sunt proporționale cu tensiunea. Prin urmare, o schimbare a tensiunii în rețea determină o schimbare semnificativă a cuplului.
Caracteristicile de performanță ale unui motor de inducție.
Caracteristicile de performanță ale unui motor asincron sunt dependențele alunecării S. de viteza rotorului n2. momentul dezvoltat M al curentului consumat I1. puterea consumată P1. coeficientul de putere cos și eficiența de la puterea utilă P2 pe arborele mașinii. Aceste caracteristici (iso) sunt îndepărtate în condițiile naturale de funcționare ale motorului, adică motorul este neregulat, frecvența curentului f1 și tensiunea U1 a rețelei rămân constante, a. numai sarcina pe arborele motorului se schimbă.
Când sarcina pe arborele motorului crește, alunecarea crește, iar la sarcini mari, alunecarea crește oarecum mai repede decât la sarcini mici.
Când motorul funcționează în gol, alunecarea este foarte mică (n2
Cu o sarcină nominală, alunecarea este de obicei S = 3 - 5% (0,95).
Viteza rotorului este n2 = n1 (1-S) = (60f1 / p) (1-S).
Pe măsură ce sarcina pe arborele motorului crește, alunecarea crește și viteza de rotație scade. Cu toate acestea, schimbarea vitezei de rotație cu sarcina crescătoare de la 0 la cea nominală este foarte mică și nu depășește 5%. De aceea, viteza caracteristică a unui motor asincron este rigidă - are o înclinare foarte mică față de axa orizontală.
Cuplul de rotație M. dezvoltat de motor este echilibrat de cuplul de frânare Mm pe arbore și momentul moh. pentru a depăși pierderile mecanice, adică,
M = Mm + M0 = P2 / 2-M0. unde P2 - puterea utilă a motorului, 2 - viteza unghiulară a rotorului.
Când motorul este la ralanti, M = M0; cu o sarcină crescândă pe arbore, cuplul crește și datorită unei anumite scăderi a vitezei rotorului, creșterea cuplului are loc mai repede decât creșterea puterii utile pe arbore.
Caracteristicile de performanță ale motorului de inducție
I1 curent. consumate de motor din rețea, variază neuniform cu creșterea sarcinii pe arborele motorului.
Când este în ralanti, cos este mic și curentul are o componentă reactivă mare.
La sarcini reduse pe arborele motorului, componenta activă a statorului este mai mică decât componenta reactivă, astfel încât componenta activă a curentului are un ușor efect asupra curentului I1. care este determinat în principal de componenta reactivă.
La sarcini mari, componenta activă a curentului statoric devine mai reactivă, iar modificarea sarcinii determină o schimbare mare în curentul I1.
Din punct de vedere grafic, dependența puterii P1 consumată de motor este exprimată printr-o linie dreaptă ușor deviată în sus față de linia dreaptă, sub sarcini mari, ceea ce se explică prin creșterea pierderilor în bobina statorului și a rotorului cu încărcătură în creștere.
Factorul de putere variază în funcție de sarcina pe arborele motorului, după cum urmează. La cosul de mers în gol, cos este mic (de ordinul a 0,2), deoarece componenta activă a curentului stator din cauza pierderilor de putere în mașină este mică comparativ cu componenta reactivă a acestui curent care creează un flux magnetic.
Pe măsură ce sarcina pe arbore crește, cos crește (ajungând la o valoare maximă de 0,8-0,95) ca urmare a creșterii componentei active a curentului stator.
La sarcini foarte mari, există o ușoară scădere a cosului. Datorită creșterii semnificative a alunecării și a frecvenței curentului în rotor, reactanța înfășurării rotorului crește.
Curba de eficiență are aceeași formă ca și în orice mașină sau transformator. Când este inactiv, eficiența este zero. Cu o sarcină crescândă pe arborele motorului, eficiența crește dramatic și apoi scade. Cea mai mare eficiență este obținută la o astfel de încărcare, când pierderile de putere din oțel și pierderile mecanice independente de sarcină sunt egale cu pierderile de putere din stator și înfășurările rotorului în funcție de sarcină.
Trimiteți-le prietenilor: