Пуск двигателей в ход с фазным и короткозамкнутым ротором Исполнитель
- Скачано: 21
- Размер: 173 Kb
Пуск двигателей в ход с фазным и короткозамкнутым ротором
Цель: Изучить пуск двигателей в ход с фазным и короткозамкнутым ротором
План:
1.Выведение двигателя на нормальный режим.
2.Пуск с помощью пускового реостата.
3.Пуск при пониженном напряжении.
4. Улучшение пусковых характеристик двигателей с короткозамкнутым ротором.
{spoiler=Подробнее}
Выведение двигателя на нормальный режим.
Выведению двигателя на нормальный режим предшествует его пуск, в процессе которого он трогается с места и разгоняется до частоты вращения, соответствующей нагрузке. В момент пуска частота вращения n2=0, а скольжение s=1. Пусковой ток статора I1п можно определить по формуле, в которой s = 1:
Так как в рабочем режиме s=0,03 - 0,06, т. е. много меньше 1, то , вследствие чего пусковой ток в 5—7 раз больше номинального.
Таким образом, при подаче полного напряжения сети U1 на обмотку статора имеет место бросок пускового тока, который затем уменьшается по мере разгона двигателя, уменьшения скольжения и увеличения сопротивления. Такое увеличение тока в сети может привести к снижению напряжения, если мощность источника питания соизмерима с мощностью двигателя, что отрицательно скажется на работе других электроприёмников, подключенных к тому же источнику энергии. Протекание пускового тока по обмоткам может сказаться неблагоприятно и на самом двигателе. Если двигатель разгоняется длительное время или осуществляются его частые пуски, то обмотки могут нагреваться до температуры больше допустимой. Поэтому при пуске двигателя необходимо снижать пусковой ток. Это осуществляют подключением пускового реостата к обмотке фазного ротора и понижением на период пуска подводимого к статору напряжения
Пуск с помощью пускового реостата.
Этот способ применяют только для двигателей с фазным ротором. Трехфазный пусковой реостат, соединенный по схеме звезды, включают последовательно с обмоткой ротора через щетки и кольца (рис.61, а). В результате сопротивление цепи ротора увеличивается, а пусковой ток уменьшается.
Рис.6.1 Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором:
а - схема включения пускового реостата; б — механические характеристики.
Сопротивление пускового реостата можно подобрать так, что пусковой момент будет равен максимальному (Мп = Мmах). Для этого необходимо, чтобы sкр = 1. Воспользовавшись формулой получаем:
откуда
При включении пускового реостата сопротивлением двигатель трогается с места при (Мп = Мmах) (характеристика 1 на рис.6.1.б). По мере того, как увеличивается частота вращения двигателя, сопротивление пускового реостата уменьшают. Этому соответствует переход на новую механическую характеристику (2 на рис.6.1. б). Когда пусковой реостат полностью выведен, разгон двигателя заканчивается в соответствии с естественной характеристикой 4. Такое изменение сопротивления пускового реостата обеспечивает условия разгона двигателя при моментах, близких к максимальному, благодаря чему сокращается время пуска. Это особенно важно, когда пуск двигателя осуществляют под нагрузкой.
Асинхронные двигатели с фазным ротором сложнее по конструкции н дороже двигателей с короткозамкнутым ротором. Но в связи с тем, то при пуске они могут развивать максимальный момент, их применяют в установках с тяжелыми условиями пуска (подъемные краны, лебедки, лифты и др.).
Пуск при пониженном напряжении.
Этот способ применяют для двигателей с короткозамкнутым ротором. Так как вращающий момент пропорционален квадрату напряжения, такой способ пуска применим только при отсутствии нагрузки на валу двигателя.
Если в нормальном режиме обмотки статора двигателя соединены треугольником, то для пуска их соединяют звездой (рис.6.2), что приводит к уменьшению напряжения на обмотке в раза. Во столько же раз уменьшается и фазный ток в обмотке статора. Так как при соединении звездой линейный ток равен фазному, а при соединение треугольником он больше фазного в раза, то при переключении обмоток двигателя на звезду линейный ток уменьшается в три раза. Это значит, что пусковой ток в сети при соединении обмотки звездой и вращающий момент также уменьшаются в три раза. После разгона двигателя обмотку статора переключают на треугольник.
Рис.6.2. Схема пуска асинхронного двигателя с коротко- замкнутым ротором путем переклю чения обмотки статора со звезды в треугольник
Рис.6.3. Схемы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при понижении напря
жения с помощью а—резисторов; б—ндуктивных элементов
Для понижения напряжения на время пуска последовательно с обмоткой статора можно включать элементы с активным (рис.6.3, а) или индуктивным (рис.6.3, б) сопротивлением. После окончания пуска эти элементы шунтируются.
Рис.6.4 Схема пуска асинхронного двигателя с Рис 6.5. Схема прямого включения в
короткозамкнутым ротором с помощью сеть асинхронного двигателя с
авто трансформатора короткозамкнутым ротором
Понизить напряжение и уменьшить пусковой ток можно с помощью автотрансформатора (рис.6.4). При пуске двигателя в. включатель В1 включен, а В2 выключен. По мере разгона двигателя с помощью автотрансформатора повышаю т напряжение. После разгон двигателя выключают В1 и включают В2, при этом напряжение сети непосредственно подается на статор двигателя. Эта схема сложнее дороже и менее надежна по сравнению сопредставленными на рис.6.3.
Рис.6.6. Магнитный поток рассеяния фазы ротора (а) глубокопазного двигателя
и распределение плотности тока по высоте проводника фазы (б).
В схеме прямого включения (рис.6.5), применяемой только для двигателей малой и средней мощности, предельная мощность двигателя зависит от мощности источник питания и требований других электроприемников к допустимому снижении напряжения.
Улучшение пусковых характеристик двигателей с короткозамкнутым ротором.
Из-за большого пускового тока и малого пускового момента мощность двигателя с короткозамкнутым ротором, для которого применим прямой пуск, ограничена.
Из анализа механических характеристик видно, что при увеличении сопротивления обмотки ротора пусковой момент увеличивается. Но чтобы такое увеличение сопротивления обмоткой ротора иметь только на момент пуска, пазы ротора делают глубокими. Такие двигатели называют глубокопазными. Магнитный поток рассеяния Фрас 2, создаваемый фазным током ротор, (током в отдельном стержне), стремится замкнуться по пути с наименьшим магнитным сопротивлением (рис.6.6, а). Проводник обмотки ротора можно представить состоящим из отдельных элементарных плоских проводников, расположенных друг над другом по высоте паза. Так как в момент пуска частота тока ротора равна частоте тока статора, то элементарные проводники, расположенные внизу паза, сцеплены с большим потоком рассеяния большой частоты. Их индуктивное сопротивление в связи с этим настолько велико, что по ним протекает очень небольшой ток (рис.6.6, б). Почти весь ток вытесняется в верхние слои проводника фазы ротора. Это эквивалентно уменьшению сечения проводника, а следовательно, увеличению его активного сопротивления , что приводит к увеличению пускового момента.
Рис.6.7.Магнитный поток рассеяния ротора (а) двигателя с двойной клеткой (1-паз пусковой обмотки, 2-паз рабочей обмотки) и зависимости M = f(s) (б) для пусковой обмотки (1) рабочей обмотки (2) ; для суммарного момента (3).
Для улучшения пусковых характеристик применяют также ротор с двумя коротко замкнутыми обмотками. Одна из обмоток располагается ближе к поверхности ротора, выполняется из проводников меньшего сечения (иногда из материала с большим удельным сопротивлением — марганцовистой латуни или бронзы). Вторая (внутренняя) обмотка имеет большее сечение, и ее стержни изготовляют из меди. Таким образом, активное сопротивление наружной обмотки больше, чем сопротивление внутренней обмотки. Каждая из обмоток создает свой вращающий момент, а их сумма равна вращающему моменту двигателя.
Картина магнитного потока рассеяния Фрас 2 такая же (рис.6.7, а), как у двигателя с глубоким пазом. В момент пуска, когда частота тока ротора велика, внутренняя обмотка имеет большое индуктивное сопротивление и ток в ней мал. Поэтому она создает небольшой пусковой момент. Индуктивное же сопротивление наружной обмотки мало, и по ней протекает большой ток, определяемый ее активным сопротивлением. Этот активный ток создает значительный пусковой момент. Поэтому наружная обмотка называется пусковой. По окончании разгона двигателя индуктивное сопротивление обмоток уменьшается, и ток в них практически определяется их активными сопротивлениями. Так как активное сопротивление внутренней обмотки много меньше, чем наружной обмотки, то основная часть тока ротора в рабочем режиме замыкается по внутренней обмотке. Эта обмотка называется рабочей обмоткой.
Для пусковой обмотки согласно зависимости (1 на рис.6.7, 6) скольжение sкр велико. Для рабочей обмотки значение sкр такое же, как для обычных короткозамкнутых двигателей (2 на рис.6.7, 6). Зависимость суммарного момента характеризуется большим значением пускового момента. Для двигателей c двойной клеткой кратность пускового момента , а кратность пускового тока .
Двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками имеют несколько меньший коэффициент мощности, так как углубление паза (или рабочей обмотки) увеличивает поток рассеяния и индуктивное сопротивление ротора.
Контрольные вопросы:
1.В каких условия двигатель работает на нормальном режиме?
2.Пуск с помощью пускового реостата?
3.Как можно улучшить пуск при пониженном напряжении.
Литература:
1. Вольдек А.И. «Электрические машины», Л, 1978 г.
2. Копилов И.П. «Электрические машины», Л, 1986 г.
{/spoilers}
