Основы электротехники Методические указания Основы электроники Курсовая работа Лабораторные работы Основы теории цепей

Лабораторные работы по электротехнике

Пуск и регулирование скорости асинхронного двигателя

Способы пуска

 При пуске ротор разгоняется от частоты вращения  = 0 до некоторой частоты . Пуск возможен только тогда, когда вращающий момент двигателя больше момента сопротивления. Ниже рассмотрены основные способы пуска.

 Прямой пуск осуществляется включением обмотки статора на напряжение сети. В первый момент скольжения  = 1, пусковой ток максимален

.  (11.47)

 Кратность пускового тока .

 Пусковой момент по (11.43)

. (11.48)

 Анализ (11.48) показывает, что при прямом пуске возникают большой бросок тока и относительно небольшой пусковой момент. Это оказывает отрицательное влияние на возможность пуска самого электродвигателя и на устойчивость работы других электродвигателей из-за снижения напряжения.

  Пуск переключением обмотки статора применяется для двигателей, работающих при соединении обмоток статора в треугольник. При пуске обмотка статора с помощью переключателя соединяется в звезду. В результате линейный пусковой ток уменьшается примерно в три раза, пусковой момент также уменьшается в три раза. Если пусковой момент достаточен для разгона электропривода, то такой пуск допустим. После пуска обмотку статора переключают на схему треугольника, и двигатель работает в нормальном режиме.

 При автотрансформаторном пуске обмотка статора включается на пониженное напряжение с помощью автотрансформатора. Двигатель разгоняется при пусковом токе и моменте в раз меньше по сравнению с прямым пуском, где   – коэффициент трансформации понижающего автотрансформатора. В конце разгона двигатель переключается на напряжение сети.

 Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора чере5з контактные кольца и щетки. Сопротивление пускового резистора в фазе выбирают таким, чтобы пусковой момент был максимальным. Так как = 1 и , то с помощью (11.45) находим

,

откуда

.

Пуск двигателя поясняется схемой на рис. 11.11. В момент пуска двигатель развивает максимальный момент и разгон происходит на участке   механической характеристики 1.

Рис. 11.12

 В момент, соответствующий точке , выключается первая ступень резистора и момент скачком увеличивается до точки  механической характеристики 2; при разгоне до точки   выключается вторая ступень резистора и рабочая точка скачком переходит в точку  естественной механической характеристики 3. Установившийся режим наступает в точке  соответствующей равенству моментов двигателя и нагрузки. Резистор закорачивается и щетки отводятся от колец.

  Такой способ пуска применяют, как правило, для двигателей большой мощности при ограниченном пусковом токе и высоких требованиях к приводу. Недостатками способа являются значительные потери электрической энергии в пусковом резисторе и сложность устройства ротора.

 Пример 11.2. Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет номинальные параметры: = 30 кВт, = 1500 об/мин,  = 0,03 Ом и = 0,144 Ом. Определить сопротивление добавочного резистора , который должен быть включен в фазу ротора для обеспечения пускового момента, равного критическому.

  Решение. Согласно (11.45) в режиме пуска

,

откуда

  Ом.

 11.13.2. Регулирование частоты вращения двигателя

 Частота вращения асинхронного двигателя

.

  Из этого равенства следует, что изменять частоту вращения можно изменением частоты  числа пар полюсов  и скольжения .

 Регулирование изменением частоты тока статора (частотное регулирование) требует применения источников питания с регулируемой частотой. В качестве такого источника может быть использован синхронный генератор с переменной скоростью вращения или полупроводниковый преобразователь частоты. В этом случае частота вращения и частота вращения ротора изменяются пропорционально частоте сети. Частотное регулирование обычно совмещают с изменением напряжения по закону .

 К недостаткам частотного регулирования относятся громоздкость и высокая скорость питающей установки.

  Для регулирования частоты вращения изменением числа пар полюсов применяют двигатели с короткозамкнутым ротором, у которых на статоре нескольких обмоток, размещенных в общих пазах и разное число пар полюсов или обмотки, которые позволяют получить различные числа пар полюсов путем изменения (переключения) их схемы соединения.

  Такое регулирование возможно, так как у короткозамкнутого двигателя число полюсов ротора всегда равно числу полюсов вращающегося магнитного поля. Регулирование изменением числа пар полюсов является ступенчатым и применяется для уменьшения числа ступеней в коробках скоростей, вентиляторах, насосах и др.

 Двигатели с изменяемым числом пар полюсов называют многоскоростными. Их выпускают на две, три или четыре скорости вращения, причем двухскоростные изготавливают с одной обмоткой на статоре с переключением числа пар полюсов в отношении , трехскоростные – с двумя обмотками на статоре, из которых одну выполняют двухскоростной с  и четырехскоростные – с двумя обмотками, каждая из которых выполняется с переключением числа полюсов в отношении 2/1.

 Масса и стоимость многоскоростных двигателей больше, чем односкоростных двигателей. Но их часто применяют в установках дискретного изменения частоты вращения.

Рис. 11.13

 Регулирование скорости уменьшением напряжения на статоре. При уменьшении напряжения  момент двигателя изменяется пропорционально , что изменяет его механические характеристики, следовательно, и скольжение. Как видно из рисунка 11.13, пределы регулирования скорости соответствуют изменению скольжения в интервале . Схемы автоматического регулирования позволяют расширить зону регулирования в области  и обеспечить при этом жесткие механические характеристики.

11.2.1. Амперметр показывает действующее значение тока, поэтому необходимо воспользоваться действующим значением приложенного напряжения:

11.2.2. Полное сопротивление цепи определяют исходя из следующих соображений.

Напряжения на активных сопротивлениях цепи совпадает по фазе, следовательно, активное напряжение цепи

откуда, разделив правую и левую части равенства на ток, получают

Напряжения на катушке индуктивности и конденсаторе противоположны по фазе, следовательно, реактивное напряжение цепи

откуда, разделив правую и левую части равенства на ток, получают

Известно, что активное и реактивное сопротивление цепи с последовательным соединением параметров складываются квадратично, следовательно, полное сопротивление электрической цепи находят по выражению:


На главный раздел сайта: Выполнение курсовой по электротехнике