При анализе параметров двигателя обычно сравнивают значения параметров в пусковом и максимальном режимах с номинальным режимом. При этом используют не абсолютные значения моментов и токов, а относительные. т.е. отнесенные к номинальному режиму.
Относительный максимальный момент двигателя определяет его перегрузочную способность, т.е. способность двигателя кратковременно выдерживать нагрузки, большие номинальной.
В электрических машинах перегрузочная способность обозначает kм и определяется
В серийных асинхронных двигателях перегрузочная способность ( кратность максимального момента) лежит в пределах
Перегрузочная способность не имеет размерности и показывает во сколько раз по сравнению с номинальным моментом можно кратковременно повысить момент двигателя без ущерба для его работы.
Относительное значение пускового моментаkп (кратность пускового момента) определяет способность двигатели разгоняться до рабочей частоты вращения с полной нагрузкой на валу и определяется по формуле:
В серийных асинхронных двигателях кратность пускового момента лежит в пределах
Относительное значение пускового токаkТ (кратность пускового тока) определяет способность двигатели кратковременно выдерживать большие значения пускового тока и определяется по формуле:
В серийных асинхронных двигателях кратность пускового тока лежит в пределах
Из данной формулы можно сделать вывод, двигатель способен выдерживать ток в 7 раз больший, чем номинальный. Однако такое значение двигатель может выдержать кратковременно (несколько секунд). Если двигатель работает нормально, то этого времени достаточно, чтобы двигатель набрал обороты и значение тока уменьшились ( см. пусковые характеристики).
Если на валу двигателя большая механическая нагрузка, сам ротор очень тяжел, подшипники не прокручиваются или какие-либо другие неисправности, которые не позволяют быстро раскрутиться ротору двигателя, то большой пусковой ток будет протекать по обмоткам длительное время. Это приводит к перегреву обмоток, разрушению их изоляции и выходу двигателя из строя.
Для запуска тяжелых двигателей существуют специальные методы ограничения пускового тока (см. Занятие 40)
Дата добавления: 2014-12-24 ; просмотров: 7434 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Перегрузочная способность — асинхронный двигатель
Перегрузочная способность асинхронного двигателя в режиме х / 2 / 2н0м теоретически неограниченна и достигается путем непрерывной компенсации напряжения на полном сопротивлении обмотки статора и индуктивном сопротивлении рассеяния обмотки ротора путем регулирования напряжения статора. Зависимости напряжения обмотки статора от частоты и момента ( см. рис. 3.19, б) в этом режиме показывают необходимость регулирования напряжения статора при изменении как частоты, так и момента нагрузки. [2]
Увеличение перегрузочной способности асинхронного двигателя ведет к возрастанию его габаритов и массы или к снижению энергетических показателей. Из формулы (4.48) видно, что значение максимального момента приблизительно обратно пропорционально индуктивным сопротивлениям Xi X 2 обмоток. А это приводит к возрастанию магнитного потока ( а следовательно, к увеличению сечения магнитопровода) и тока холостого хода. Поэтому двигатели с повышенным значением / см имеют большие габариты и массу, а ток холостого хода у них достигает 40 — 60 % от номинального. [4]
Увеличение перегрузочной способности асинхронного двигателя ведет к возрастанию его габаритов и массы либо к снижению энергетических показателей. Из формулы (5.48) видно, что величина максимального момента приблизительно обратно пропорциональна индуктивным сопротивлениям Х1 Х 2 обмоток. А это приводит к возрастанию магнитного потока ( а следовательно, увеличению сечения магнитопровода) и тока холостого хода. [6]
Увеличение перегрузочной способности асинхронного двигателя ведет к возрастанию его габаритов и массы или к снижению энергетических показателей. Из (4.5) видно, что величина максимального момента приблизительно обратно пропорциональна индуктивным сопротивлениям ( Х Х а) обмоток. Это приводит к возрастанию магнитного потока ( а следовательно, увеличению сечения магнитопровода) и тока холостого хода. [7]
При проверке перегрузочной способности асинхронного двигателя исходят из того, что наибольшие кратковременно действую-ющие значения мощности должны быть меньше максимально допустимой для данного двигателя мощности, которая определяется опрокидывающим моментом М макс. [8]
Иными причинами ограничивается перегрузочная способность асинхронного двигателя . Из рис. 11 можно видеть, что при увеличении нагрузки на валу такой двигатель соответственно увеличивает свой движущий момент лишь до максимального ( критического) значения момента Ммакс. Если момент нагрузки превысит максимальный момент Ммакс, двигатель останавливается, так как дальнейшее снижение его скорости вызывает не увеличение движущего момента, а уменьшение его. [9]
Максимальный момент определяет перегрузочную способность асинхронного двигателя . Выражение (14.32) показывает, что М тдх не зависит от активного сопротивления цепи ротора, в то же время согласно (14.30) и (14.31) критическое скольжение пропорционально этому сопротивлению. Следовательно, увеличивая активное сопротивление цепи ротора, можно увеличивать критическое скольжение, не изменяя максимальный момент. Эта возможность используется для улучшения пусковых условий в двигателях с фазным ротором. [10]
Максимальный момент определяет перегрузочную способность асинхронного двигателя . Выражение (14.32) показывает, что Мтах не зависит от активного сопротивления цепи ротора, в то же время согласно (14.30) и (14.31) критическое скольжение пропорционально этому сопротивлению. Следовательно, можно, увеличивая активное сопротивление цепи ротора, увеличивать критическое скольжение, не изменяя максимальный момент. Это используется для улучшения пусковых условий в двигателях с фазным ротором. [11]
Максимальный момент определяет перегрузочную способность асинхронного двигателя . Выражение ( 14 — 32) показывает, что УИМ не зависит от активного сопротивления цепи ротора, в то же время согласно ( 14 — 30) и ( 14 — 31) критическое скольжение пропорционально этому сопротивлению. Следовательно, можно, увеличивая активное сопротивление цепи ротора, увеличивать критическое скольжение, не изменяя максимальный момент. Это используется для улучшения пусковых условий в двигателях с фазным ротором и в двигателях с вытеснением тока. [12]
Следует подчеркнуть, что увеличение перегрузочной способности асинхронного двигателя ведет к возрастанию его габаритов и массы либо к снижению энергетических показателей. [13]
Какой тип защиты больше отвечает перегрузочным способностям асинхронных двигателей , токовая с ограниченно зависимой характеристикой или термическая. Почему для защиты от перегрузки двигателей собственного расхода электрических станций принимается токовое зависимое реле. В каких случаях должны применяться термические реле для защиты асинхронных двигателей. [14]
Кроме того, условие ЧГ2 const дает существенное повышение перегрузочной способности асинхронного двигателя . Однако если стремиться вести управление таким образом, чтобы при широких пределах изменения момента иметь минимальные потери энергии в двигателе, от условия 4f2 const приходится отказаться. При этом в области малых моментов нужно снижать поток, обеспечивая уменьшение суммарных потерь энергии за счет уменьшения потерь на намагничивание. Заметим, что оптимальное по критерию минимума потерь управление двигателем постоянного тока также требует уменьшения тока возбуждения по мере снижения момента. [15]
Под рабочими характеристиками асинхронного двигателя мы понимаем:
Кроме того, к важным показателям относится коэффициент перегрузочной способности 
, а для короткозамкнутых двигателей—также кратности пускового тока и пускового момента.
А. Скорость вращения двигателя
Таким образом, скольжение асинхронного двигателя численно равно отношению потерь в обмотке ротора 
к развиваемой двигателем электромагнитной мощности
.
При холостом ходе потери 
,малы по сравнению с мощностью
Рисунок 7.3 — Рабочие характеристики короткозамкнутого асинхронного двигателя мощностью 50 кВт, 220/380 В, 1470об/мин,построенные в относительных единицах
Б. Зависимость 
. При установившемся режиме работы 
,где 
— полезный тормозной момент двигателя, а 
—момент холостого хода. Так как при изменении нагрузки в пределах от холостого хода до номинальной скорость вращения асинхронных двигателей остается почти постоянной, то зависимость 
асинхронного двигателя почти прямолинейна (рис 7.3).
В. Потери и к. п. д. двигателя.В асинхронных двигателях имеют место все те же виды потерь, что и в других электрических машинах,— механические потери, потери в стали, потери в меди и добавочные потери.
Особую группу потерь составляют добавочные потери. Они состоят из а) добавочных потерь в меди и б) добавочных потерь в стали. При синусоидальном напряжении на зажимах двигателя добавочные потери в меди возникают частью под влиянием высших гармонических н. с., частью вследствие эффекта вытеснения тока.
Добавочные потери в меди от высших гармонических н. с. имеют место главным образом в обмотках ротора с беличьей клеткой. При вращении ротора в магнитных полях, создаваемых высшими гармоническими н. с. статора, в обмотке ротора возникают токи, имеющие частоту, отличную от частоты скольжения и зависящую от скорости вращения ротора. Для уменьшения этих потерь производят: а) укорочение шага обмотки статора, ведущее к уменьшению высших гармонических н. с., б) скос пазов ротора относительно пазов статора, играющий ту же роль, что и укорочение шага, и в) соответствующий подбор числа пазов на статоре и роторе 
и 
. Анализ показывает, что если добавочные потери в роторе не должны превышать 10% от основных потерь, вызванных первой гармонической тока, то при нескошенных пазах
Рис. 7.4. Кривая индукции в воздушном зазоре
Явление вытеснения тока наблюдается как в обмотках статора, так и в обмотках ротора, особенно с беличьей клеткой. Здесь оно может быть использовано для улучшения пусковых характеристик двигателей с короткозамкнутым ротором. Но при нормальной работе частота тока в роторе обычно не превышает 3 Гц. В этих условиях вытеснение тока практически незаметно.
Поскольку добавочные потери от высших гармонических н. с. создаются токами, имеющими частоту, отличную от частоты первой гармонической тока, они покрываются развиваемой двигателем механической мощностью.
Можно считать с достаточной точностью, что добавочные потери в меди изменяются пропорционально квадрату тока.
Добавочные потери в стали асинхронных машин состоят, так же как и в синхронных машинах, из а) пульсационных потерь и б) поверхностных потерь.
Пульсационные потери вызываются продольными пульсациями магнитного потока вследствие изменения магнитной проводимости, обусловленного непрерывным изменением взаимного положения зубцов статора и ротора при вращении последнего. Частота пульсаций в статоре 
,а частота пульсаций в роторе 
, где
и
— числа пазов статора и ротора ип — скорость вращения ротора.
Поверхностные потери обусловливаются главным образом тем, что под влиянием пазов распределение индукции в зазоре оказывается неравномерным (рис. 7.4). Частота поверхностных пульсаций та же, что и пульсаций в зубцах. Анализ показывает, что поверхностные потери зависят от частоты в степени 1,5 и квадрата среднего значения индукции в зазоре.
Так как добавочные потери в стали имеют частоту, отличную от основной, то они покрываются за счет механической мощности, развиваемой двигателем.
Можно считать с достаточной точностью, что добавочные потери в стали изменяются пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения.
Степень точности, с которой рассчитываются добавочные потери, относительно невысока. Поэтому обычно они учитываются приближенно, определенным количеством процентов от полезной мощности при работе машины генератором или от подводимой мощности при работе машины двигателем. Согласно ГОСТ 183-66 добавочные потери 
в асинхронных машинах при номинальной нагрузке составляют 0,5% от подводимой мощности. Нужно, однако, помнить, что это — средняя цифра, установленная опытным путем, от которой в ряде случаев наблюдаются заметные отклонения.
Полные потери в двигателе:
При нагрузках в пределах от холостого хода до номинальной под 
следует понимать только потери в стали статора, так как при обычных частотах в роторе (1—3Гц)потери в его стали исчезающе малы.
При увеличении нагрузки сумма потерь 
несколько уменьшается вследствие уменьшения основного потока, а также уменьшения скорости вращения. Обычно это уменьшение не превышает 4—8%, поэтому и данные потери относят к постоянным потерям двигателя.
В противоположность потерям в стали потери в меди изменяются пропорционально квадрату тока.
Добавочные потери, как мы видели, зависят частью от тока, частью от напряжения. Для простоты считают, что они изменяются пропорционально подводимой мощности.
Максимум к. п. д. достигается при равенстве постоянных и переменных потерь; таким образом, соответственно перераспределяя потери, мы можем получить двигатели с различной формой кривых к.п.д. На рис. 7.3 показана типичная кривая к. п. д. асинхронного двигателя, достигающая максимума примерно при 75% номинальной нагрузки.
Для иллюстрации в табл. 7.3 приведены значения к. п. д. и коэффициента мощности для двигателей разной мощности с контактными кольцами и короткозамкнутым ротором при n=1000 об/мин и 2р=6.
Таблица 7.3 — значения к. п. д. и коэффициента мощности различных двигателей
«>