Caracteristica mecanică a unei formule de motor asincron. Ecuația caracteristicii mecanice a unui motor cu inducție

Caracteristicile mecanice ale motoarelor cu inducție pot fi exprimate ca n=f(M) sau n=f(I). Cu toate acestea, adesea caracteristicile mecanice ale motoarelor cu inducție sunt exprimate ca o dependență M = f (S), unde S este alunecarea, S = (nc-n) / nc, unde n s este viteza sincronă.

În practică, pentru construcția grafică a unei caracteristici mecanice, se folosește o formulă simplificată, numită formula Kloss:

aici: Mk este valoarea critică (maximă) a momentului. Această valoare a momentului corespunde alunecării critice

Unde λm = Mk/Mn

Formula Kloss este utilizată în rezolvarea problemelor legate de acţionarea electrică, realizată cu ajutorul unui motor asincron. Folosind formula Kloss, puteți construi un grafic al caracteristicii mecanice în funcție de datele pașaportului unui motor cu inducție. Pentru calculele practice în formulă, la determinarea momentului critic în fața rădăcinii, trebuie luat în considerare doar semnul plus.

Orez. 1. Motor asincron: a - diagramă schematică, b - caracteristică mecanică M \u003d f (S) - naturală în modurile motor și generator, c - caracteristică mecanică naturală n \u003d f (M) în modul motor, d - mecanic reostatic artificial caracteristici, e - caracteristici mecanice pentru diferite tensiuni și frecvențe.

După cum se poate observa din fig. 1, caracteristica mecanică a unui motor cu inducție situate în cadranele I și III. O parte a curbei din cadranul I corespunde unei valori pozitive de alunecare și caracterizează modul de funcționare al motorului cu inducție, iar în cadranul III - modul generator. Modul motor este de cel mai mare interes practic.

Graficul caracteristicilor mecanice ale modului motor conține trei puncte caracteristice: A, B, C și poate fi împărțit condiționat în două secțiuni: OB și BC (Fig. 1, c).

Punctul A corespunde cuplul nominal al motoruluiși se determină prin formula Mn = 9,55 10 3 (P n/n n)

Acest moment corespunde lui , care pentru motoarele de uz industrial general are o valoare în intervalul de la 1 la 7%, adică Sн=1 - 7%. În același timp, motoarele mici au mai mult alunecare, iar cele mari au mai puțin.

Motoare cu alunecare mare, concepute pentru a funcționa cu încărcare de șoc, au S n ~ 15%. Acestea includ, de exemplu, motoarele unei singure serii AC.

Punctul C de pe caracteristică corespunde valorii cuplul de pornire apărute pe arborele motorului în timpul pornirii. Acest moment Mn se numește inițial sau început. Alunecarea în acest caz este egală cu unu, iar viteza este egală cu zero. este ușor de determinat conform tabelului de referință, care indică raportul dintre cuplul de pornire și Mp / Mn nominal.

Valoarea cuplului de pornire la tensiune constantă și frecvență curentă depinde de rezistența activă din circuitul rotorului. În acest caz, la început, odată cu creșterea rezistenței active, cuplul de pornire crește, ajungând la maxim atunci când rezistența activă a circuitului rotor este egală cu rezistența inductivă totală a motorului. În viitor, odată cu creșterea rezistenței active a rotorului, valoarea cuplului de pornire scade, tinzând la zero în limită.

Punctul B (Fig. 1, b și c) îi corespunde moment maxim, care poate dezvolta motorul pe întregul interval de turații de la n = 0 la n = n s. Acest moment se numește momentul critic (sau de răsturnare) Mk. moment critic corespunde alunecării critice Sc. Cu cât este mai mică valoarea alunecării critice Sk, precum și valoarea alunecării nominale S n, cu atât rigiditatea caracteristicii mecanice este mai mare.

Atât momentele de pornire, cât și momentele critice sunt determinate prin nominal. Conform GOST pentru mașinile electrice pentru un motor cu colivie, trebuie respectată condiția Mp / Mn \u003d 0,9 - 1,2, Mk / Mn \u003d 1,65 - 2,5.

Trebuie avut în vedere că valoarea momentului critic nu depinde de rezistența activă a circuitului rotoric, în timp ce alunecarea critică S k este direct proporțională cu această rezistență. Aceasta înseamnă că, odată cu creșterea rezistenței active a circuitului rotorului, valoarea momentului critic rămâne neschimbată, totuși, maximul curbei cuplului se deplasează către valorile crescătoare de alunecare (Fig. 1, d).

Mărimea momentului critic este direct proporțională cu pătratul tensiunii furnizate statorului și invers proporțională cu pătratul frecvenței tensiunii și frecvenței curentului din stator.

Dacă, de exemplu, tensiunea furnizată motorului este egală cu 85% din valoarea nominală, atunci valoarea momentului critic va fi 0,85 2 \u003d 0,7225 \u003d 72,25% din momentul critic la tensiunea nominală.

Fenomenul opus se observă atunci când frecvența se modifică. Dacă, de exemplu, un motor proiectat să funcționeze cu o frecvență curentă f = 60 Hz este alimentat cu un curent cu o frecvență f = 50 Hz, atunci momentul critic va primi o valoare (60/50) 2 = 1,44 ori mai mare decât la frecvența sa formală (Fig. 1, e).

Momentul critic caracterizează capacitatea de suprasarcină instantanee a motorului, adică arată ce suprasarcină instantanee (pentru câteva secunde) este capabil să transfere motorul fără consecințe dăunătoare.

Secțiunea caracteristicii mecanice de la zero la valoarea maximă (critică) (vezi Fig. 1, biv) se numește parte stabilă a caracteristicii, și secțiunea BC (Fig. 1, c) - parte instabilă.

Această împărțire se explică prin faptul că pe partea crescândă a caracteristicii OF cu alunecare crescândă, i.e. pe măsură ce viteza scade, cuplul dezvoltat de motor crește. Aceasta înseamnă că odată cu creșterea sarcinii, adică cu creșterea cuplului de frânare, turația motorului scade, iar cuplul dezvoltat de acesta crește. Când sarcina este redusă, dimpotrivă, viteza crește, iar cuplul scade. Când sarcina se modifică pe întreaga gamă a părții stabile a caracteristicii, viteza de rotație și cuplul motorului se modifică.

Motorul nu este capabil să dezvolte un moment mai mare decât cel critic, iar dacă cuplul de frânare este mai mare, motorul trebuie să se oprească inevitabil. Se întâmplă, după cum se spune, răsturnarea motorului.

Se numește caracteristica mecanică la constante U și I și absența rezistenței suplimentare în circuitul rotorului caracteristică naturală(caracteristică a unui motor asincron cu colivie cu rotor de fază fără rezistență suplimentară în circuitul rotorului). Caracteristici artificiale sau reostatice se numesc cele care corespund rezistenţei suplimentare din circuitul rotoric.

Toate valorile cuplurilor de pornire sunt diferite și depind de rezistența activă a circuitului rotorului. Același moment nominal Mn corespunde alunecărilor de diferite dimensiuni. Odată cu creșterea rezistenței circuitului rotorului, alunecarea crește și, în consecință, turația motorului scade.

Datorită includerii rezistenței active în circuitul rotorului, caracteristica mecanică în partea stabilă este extinsă în direcția de creștere a alunecării, proporțional cu rezistența. Aceasta înseamnă că turația motorului începe să se modifice puternic în funcție de sarcina pe arbore și caracteristica devine moale din tare.

38) Caracteristica mecanică a unui motor asincron.

Caracteristica mecanică. Dependența vitezei rotorului de sarcină (cuplul pe arbore) se numește caracteristica mecanică a unui motor cu inducție (Fig. 262, a). La sarcina nominală, turația pentru diferite motoare este de obicei 98-92,5% din turația n 1 (alunecare s nom = 2 - 7,5%). Cu cât sarcina este mai mare, adică cuplul pe care trebuie să-l dezvolte motorul, cu atât turația rotorului este mai mică. După cum arată curba

Orez. 262. Caracteristicile mecanice ale unui motor cu inducție: a - natural; b - când reostatul de pornire este pornit

în fig. 262, a, viteza de rotație a unui motor asincron scade doar ușor odată cu creșterea sarcinii în intervalul de la zero la valoarea sa cea mai mare. Prin urmare, se spune că un astfel de motor are o caracteristică mecanică rigidă.

Motorul dezvoltă cel mai mare cuplu M max la o alunecare s kp de 10-20%. Raportul M max / M nom determină capacitatea de suprasarcină a motorului, iar raportul M p / M nom determină proprietățile sale de pornire.

Motorul poate funcționa stabil doar dacă este asigurată autoreglementarea, adică se stabilește un echilibru automat între momentul de sarcină M ext aplicat arborelui și momentul M dezvoltat de motor. Această condiție corespunde părții superioare a caracteristicii până la atingerea M max (până la punctul B). Dacă momentul de sarcină M ext depășește momentul M max, atunci motorul își pierde stabilitatea și se oprește, în timp ce curentul de 5-7 ori curentul nominal va trece prin înfășurările mașinii și acestea se pot arde.

Când un reostat de pornire este inclus în circuitul de înfășurare a rotorului, obținem o familie de caracteristici mecanice (Fig. 262, b). Caracteristica 1 când motorul funcționează fără reostat de pornire se numește naturală. Caracteristicile 2, 3 si 4, obtinute prin conectarea unui reostat cu rezistentele R 1p (curba 2), R 2p (curba 3) si R 3p (curba 4) la infasurarea rotorului motorului, se numesc caracteristici mecanice reostatice. Când reostatul de pornire este pornit, caracteristica mecanică devine mai moale (scădere mai abruptă), pe măsură ce rezistența activă a circuitului rotor R2 crește și s kp crește. Acest lucru reduce curentul de pornire. Cuplul de pornire M p depinde și de R 2 . Puteți alege rezistența reostatului în așa fel încât cuplul de pornire M p să fie egal cu cel mai mare M max.

Într-un motor cu cuplu de pornire crescut, caracteristica mecanică naturală se apropie sub forma sa de caracteristica unui motor cu reostatul de pornire pornit. Cuplul unui motor cu colivie dublă este egal cu suma celor două cupluri generate de cuștile de lucru și de pornire. Prin urmare, caracteristica 1 (Fig. 263) poate fi obținută prin însumarea caracteristicilor 2 și 3 create de aceste celule. Cuplul de pornire M p al unui astfel de motor este mult mai mare decât momentul M ' p al unui motor convențional cu colivie. Performanța mecanică a motorului cu fantă adâncă este aceeași cu cea a motorului cu colivie dublă.

DOAR O CARACTERISTICA DE FUNCTIONARE!!!

Caracteristici de operare. Caracteristicile de performanță ale unui motor cu inducție sunt dependențele vitezei de rotație n (sau alunecarea s), cuplul de pe arbore M 2, eficiența curentului stator I 1? si pentru ca? 1, de la puterea utilă P 2 \u003d P mx la valorile nominale ale tensiunii U 1 și frecvența f 1 (Fig. 264). Sunt construite numai pentru zona de funcționare practic stabilă a motorului, adică de la alunecare egală cu zero până la alunecare care depășește valoarea nominală cu 10-20%. Viteza de rotație n cu o creștere a puterii de ieșire P 2 se modifică puțin, precum și caracteristica mecanică; cuplul pe arbore M 2 este proporţional cu puterea P 2 , este mai mic decât cuplul electromagnetic M cu valoarea cuplului de frânare M tr creat de forţele de frecare.

Curentul statorului I 1 crește odată cu creșterea puterii de ieșire, dar la P 2 \u003d 0 există un curent fără sarcină I 0. Eficiența variază aproximativ în același mod ca la un transformator, menținând o valoare destul de mare pe un domeniu de sarcină relativ larg.

Cea mai mare valoare a randamentului pentru motoarele asincrone de putere medie și mare este 0,75-0,95 (mașinile de mare putere au o eficiență corespunzător mai mare). factor de putere cos? 1 motoare asincrone de putere medie și mare la sarcină maximă este de 0,7-0,9. În consecință, ele încarcă centralele și rețelele cu curenți reactivi semnificativi (de la 70 la 40% din curentul nominal), ceea ce este un dezavantaj semnificativ al acestor motoare.

Orez. 263. Caracteristica mecanică a unui motor asincron cu cuplu de pornire crescut (cu cușcă dublă de veveriță)

Orez. 264. Caracteristicile de performanță ale unui motor cu inducție

La sarcini de 25-50% din nominală, care sunt adesea întâlnite în timpul funcționării diferitelor mecanisme, factorul de putere scade la valori nesatisfăcătoare din punct de vedere energetic (0,5-0,75).

Când sarcina este îndepărtată din motor, factorul de putere scade la valori de 0,25-0,3, prin urmare este imposibil să se permită funcționarea motoarelor asincrone la ralanti și subsarcini semnificative.

Lucrari la joasa tensiune si ruperea uneia dintre faze. Reducerea tensiunii de rețea nu are un efect semnificativ asupra turației rotorului motorului cu inducție. Cu toate acestea, în acest caz, cuplul maxim pe care îl poate dezvolta un motor asincron este mult redus (când tensiunea scade cu 30%, scade de aproximativ 2 ori). Prin urmare, cu o cădere semnificativă de tensiune, motorul se poate opri, iar cu o tensiune scăzută, este posibil să nu pornească.

Unu. p.s. curent alternativ, când tensiunea din rețeaua de contact scade, scade și tensiunea din rețeaua trifazată, de la care sunt alimentate motoare asincrone, care antrenează mașini auxiliare (ventilatoare, compresoare, pompe). Pentru a asigura funcționarea normală a motoarelor asincrone la tensiune redusă (ar trebui să funcționeze normal când tensiunea scade la 0,75U nom), puterea tuturor motoarelor mașinilor auxiliare este de e. p.s. este luată de aproximativ 1,5-1,6 ori mai mare decât este necesar pentru a le conduce la tensiunea nominală. O astfel de marjă de putere este necesară și datorită unei anumite asimetrii a tensiunilor de fază, deoarece la e. p.s. motoarele asincrone nu sunt alimentate de un generator trifazat, ci de un divizor de fază. Cu asimetria tensiunii, curenții de fază ai motorului nu vor fi aceiași, iar defazarea dintre ei nu va fi egală cu 120 °. Ca urmare, un curent mai mare va curge printr-una dintre faze, determinând o încălzire crescută a înfășurărilor acestei faze. Acest lucru obligă să limiteze sarcina motorului în comparație cu funcționarea acestuia la o tensiune simetrică. În plus, cu asimetria tensiunii, nu apare un câmp magnetic rotativ circular, ci un eliptic, iar forma caracteristicii mecanice a motorului se modifică oarecum. În același timp, momentele maxime și de pornire ale acestuia sunt reduse. Asimetria tensiunii este caracterizată de coeficientul de asimetrie, care este egal cu abaterea medie relativă (în procente) a tensiunilor în faze individuale de la tensiunea medie (simetrică). Un sistem de tensiuni trifazate este considerat practic simetric dacă acest coeficient este mai mic de 5%.

Dacă una dintre faze este ruptă, motorul continuă să funcționeze, dar prin fazele nedeteriorate vor curge curenți crescuti, determinând o încălzire crescută a înfășurărilor; nu ar trebui permis un astfel de regim. Pornirea unui motor cu o fază deschisă nu este posibilă, deoarece aceasta nu creează un câmp magnetic rotativ, ca urmare a căruia rotorul motorului nu se va roti.

Utilizarea motoarelor asincrone pentru a conduce mașini auxiliare e. p.s. oferă avantaje semnificative față de motoarele de curent continuu. Odată cu scăderea tensiunii în rețeaua de contact, viteza de rotație a motoarelor asincrone și, prin urmare, furnizarea de compresoare, ventilatoare și pompe, practic nu se schimbă. La motoarele de curent continuu, viteza de rotație este proporțională cu tensiunea de alimentare, astfel încât alimentarea acestor mașini este redusă semnificativ.

Agenția Federală pentru Educație

Instituție de învățământ de stat de învățământ profesional superior

Universitatea de Stat din Petrozavodsk

ramura Kola

Departamentul de Inginerie Energetică de Înaltă Tensiune și Inginerie Electrică

Disciplina „_Electromecanica_”

Dispozitiv amașină sincronă.

Test

student __2___ curs

(grup AVEE - /06/3.5)

departamentul de corespondență

Facultatea de Fizică și Energie

specialitate: 140201 - „Industria energiei de înaltă tensiune și inginerie electrică”

Vahovsky Vladimir Alexandrovici

profesor -

prof., doc. tehnologie. Științe A.I. Rakaev

Apatie

Caracteristicile mecanice ale unui motor cu inducție (IM).

1. Introducere.

2. Mașini asincrone.

3. Ecuația caracteristicii mecanice a unui motor asincron.

4. Linearizarea caracteristicii mecanice a unui motor asincron.

5. Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone în regimuri simetrice

8. Dispozitiv amașină sincronă.

9. Principiul de funcționaremașini asincrone.

10. Bibliografie

Caracteristicile mecanice ale unui motor cu inducție (IM).

1. Introducere.

Unitățile electrice de curent alternativ sunt utilizate pe scară largă în industrie, transport, industria construcțiilor și în alte sectoare ale economiei. Distribuția lor predominantă se datorează: fiabilității ridicate a mașinii de curent alternativ datorită absenței unui colector, ușurinței de control al unităților nereglementate, deoarece majoritatea dintre ele sunt conectate direct la rețea, costului scăzut al mașinilor electrice și cerințelor simple pentru întreținerea acestora și reguli de funcționare.

În funcție de tipul de motor utilizat, nu se disting doar acționările AC și DC, ci și asincrone, sincrone, în pas și alte tipuri de unități. Cu toate acestea, nu ar trebui să ne gândim că unitățile de curent alternativ pot fi folosite peste tot în loc de unitățile de curent continuu. Pentru fiecare tip de unitate, există zone stabilite de utilizare promițătoare. În plus, este dificil să enumerați în mod clar și sigur în prealabil toți factorii care determină alegerea tipului de curent pentru unitate. Alături de convertizoarele tradiționale construite pe baza mașinilor asincrone și sincrone, în ultimele decenii au fost utilizate variatoare de curent alternativ cu motoare universale și pas cu pas, motoare cu avans dublu și reducerea vitezei electromagnetice.

2. Mașini asincrone.

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone în forma sa cea mai generală este următorul: unul dintre elementele mașinii, statorul, este utilizat pentru a crea un câmp magnetic care se mișcă cu o anumită viteză, iar EMF sunt induse în circuite pasive conductoare închise. a altui element rotor, determinând curgerea curenților și formarea de forțe (cupluri) atunci când interacționează cu un câmp magnetic. Toate aceste fenomene au loc în timpul mișcării nesincrone-asincrone a rotorului față de câmp, ceea ce a dat denumirea mașinilor de acest tip - asincrone.

Statorul este realizat de obicei sub forma mai multor bobine amplasate în caneluri, iar rotorul este sub forma unei „cuști de veveriță” (rotor cu colivie de veveriță) sau sub forma mai multor bobine (rotor de fază), care sunt interconectate. , adus la inele situate pe arbore, iar cu ajutorul alunecării prin acestea, periile pot fi închise la rezistențe externe sau alte circuite.

În ciuda simplității fenomenelor fizice și a constructelor care le materializează, o descriere matematică completă a proceselor dintr-o mașină asincronă este foarte dificilă:

în primul rând, toate tensiunile, curenții, legăturile de flux sunt variabile, adică caracterizat prin frecvență, amplitudine, fază sau mărimi vectoriale corespunzătoare;

în al doilea rând, contururile în mișcare interacționează, a căror poziție relativă se modifică în spațiu;

în al treilea rând, fluxul magnetic este legat neliniar de curentul de magnetizare (apare saturația circuitului magnetic), rezistențele active ale circuitului rotor depind de frecvență (efectul deplasării curentului), rezistențele tuturor circuitelor depind de temperatură etc.

Luați în considerare cel mai simplu model de mașină asincronă, potrivit pentru explicarea principalelor fenomene într-o acţionare electrică asincronă.

Caracteristicile mecanice ale motorului determină complet calitatea sistemului electromecanic în stare staționară și performanța acestuia. Ele afectează și modurile dinamice ale acționării electrice, caracterizând cuplul dinamic excesiv care determină accelerația sau decelerația motorului.

3. Ecuația caracteristicii mecanice a unui motor cu inducție

În practica modernă de proiectare, se folosesc programe care țin cont de magnetizarea sistemului magnetic al mașinii atunci când se calculează caracteristicile mecanice, dar, în același timp, se pierde claritatea în studiul lor. Prin urmare, toate dependențele ulterioare vor fi găsite în această ipoteză de bază.

Puterea electrică furnizată motorului din rețea este utilizată pentru acoperirea pierderilor din circuitul de magnetizare p μ , în stator de cupru p M 1 , iar restul este convertit în putere electromagnetică. Prin urmare,

(4-12)

La randul lui,

unde ω 0 = 2π f 1 /p- numărul de perechi de poli statori ai mașinii.

După mici transformări, găsim

(4-14)

Prin urmare, dependența M = f(s) este o funcție complexă a alunecării. Îl examinăm pentru un extremum luând derivata

(4-15)

Echivalând numărătorul expresiei (4-15) cu zero, găsim valoarea alunecării critice s K , la care dependența M =f(s) are maxim:

(4-16)

Reducere fizică M la s s K Și s > s K se explică după cum urmează. La s s Reducerea alunecării K este asociată cu o scădere a curentului și a cuplului motorului, iar la s > s K , deși există o creștere a curentului motorului, dar componenta sa activă, care determină cuplul electromagnetic, nu crește, ci scade, ceea ce duce și la o scădere a cuplului dezvoltat de motor.

semn pozitiv s K corespunde motorului, iar negativ - modului de funcționare al generatorului mașinii.

Trebuie avut în vedere că, la fel ca o mașină de curent continuu, valoarea relativă r 1 scade odată cu creșterea puterii mașinilor și deja pentru motoarele cu o putere de 100 kW este 10-15% din valoare X 1 + X 2 ". Prin urmare, formula (4-16) poate fi utilizată într-o formă simplificată, neglijând r 1

Unde X K.Z - rezistență inductivă redusă la scurtcircuit.

Acest lucru nu se poate face pentru mașinile de putere medie și mai ales mică, în care rezistența r 1 pe măsura X K.Z.

Folosind formulele (4-14) și (4-16), puteți obține o înregistrare diferită a caracteristicii mecanice a unui motor cu inducție dacă găsiți valorile momentelor sale critice în motor M K.D și generator M KG moduri de operare:

(4-18)

Raportul momentului critic

(4-19)

Iată notația folosită în mod obișnuit:

(4-20)

Formula (4-19) arată că valoarea momentului critic al mașinii în modul generator poate fi semnificativ mai mare decât în ​​modul motor (vezi Fig. 4-8).

Pentru utilizare practică, este mai convenabil decât în ​​formula (4-14), expresia caracteristicii mecanice a unui motor cu inducție. Să-l găsim folosind formulele (4-14), (4-17) și (4-20):

(4-21)

Dacă neglijăm influența rezistenței active a statorului, atunci ε = 0, iar formula (4-21) ia următoarea formă (când M K.D = M K.G = M LA):

(4-22)

Pentru prima dată, expresia (4-22) a fost obținută de M. Kloss, de aceea se numește formula Kloss.

Formulele (4-21) sau (4-22) sunt mai convenabile pentru calcule decât (4-14), deoarece nu necesită cunoașterea parametrilor motorului. În acest caz, toate calculele se fac conform datelor din catalog. Din moment ce valoarea s K nespecificat în cataloage, acesta trebuie determinat pe baza altor informații, de exemplu, mărimea capacității de suprasarcină a mașinii M LA / M NOM = λ M. Atunci din formula (4-21) obținem:

(4-23)

de unde, rezolvând ecuația pătratică, găsim

unde γ = λ M + (1 - λ M)ε.

În expresia (4-24), trebuie luat un semn plus înaintea rădăcinii, deoarece o altă valoare s K contrazice sensul fizic.

O soluție aproximativă a ecuației (4-24) poate fi obținută cu coeficientul ε = 0, dar este mai bine să-i determinăm valoarea. Cele mai fiabile rezultate se vor obține dacă, având parametrii mașinii, valoarea lui ε se determină din formula (4-20), a s K - din expresie (4-16). Pentru motoarele asincrone cu rotor de fază, expresiile (4-14) și (4-21) dau rezultate mai fiabile, deoarece la aceste mașini efectele saturației oțelului și deplasării curentului în înfășurările rotorului (efectul de piele) sunt mai puțin vizibile.

4. Linearizarea caracteristicii mecanice a unui motor cu inducție

Pe secțiunea de lucru a caracteristicii mecanice, valoarea alunecării s mult mai putin critic s K. Prin urmare, în ecuația (4-21), neglijăm termenul ss K -1 și setați ε = 0. Atunci obținem

(4-25)

Astfel, expresia (4-25) este partea liniarizată a caracteristicii mecanice a motorului. Poate fi folosit pentru variații de alunecare în interval de 0 s s NOM.

Orez. 4-5. Caracteristicile mecanice liniarizate ale motoarelor cu inducție

Pentru a obține caracteristici artificiale, este suficient să scrieți două ecuații de linii pentru aceleași valori de alunecare s i (Fig. 4-5):

unde indicii „i” și „e” marchează caracteristici artificiale și naturale, de unde este ușor de găsit

(4-26)

Conform formulei (4-26), este posibil să se construiască secțiunile inițiale ale oricărei caracteristici mecanice. În acest caz, alunecarea nu trebuie să depășească limitele specificate.

Dacă rezistenţa totală este introdusă în circuitul rotorului R 2 NOM, apoi la s= 1 curentul corespunzător cuplului nominal va curge în rotor M NOM . Atunci expresia (4-26) va lua forma

Ultima expresie ne permite să scriem următoarea relație pentru orice caracteristică artificială sau naturală:

unde ρ P este valoarea relativă a impedanței incluse în circuitul rotor al mașinii ρ P = ρ 2 + ρ DOB; s - alunecare pe caracteristica mecanică corespunzătoare.

Trebuie avut în vedere că atunci când R 2 = R 2 NOM valoarea nominală a alunecării s H NOM =1 pe această caracteristică artificială .

5 Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone în moduri simetrice

Caracteristicile motorului atunci când tensiunea de rețea sau rezistența din circuitul statorului se modifică .

Se numesc moduri de funcționare simetrice ale motoarelor asincrone (AM), în care rețeaua de alimentare este simetrică ca valoare și defazare a tensiunilor, rezistențele active sau reactive introduse în circuitele electrice ale tuturor fazelor sunt aceleași, iar parametrii lor interni sunt simetrici. (numărul de spire în faze, deplasările unghiulare ale canelurilor și alți factori).

În primul rând, luați în considerare modificările din rețea. Din relaţia (4-9) rezultă că curentul eu 2 "este proporțional cu tensiunea aplicată, iar momentul este [vezi expresia (4-14)] pătratul său. Acest lucru vă permite să construiți caracteristicile mecanice ale motorului la orice tensiune (Fig. 4-6). Evident, formula (4-16) confirmă constanța alunecării critice s K. Chiar și atunci când tensiunea scade la 0,7 U Momentul critic NOM este

Orez. 4-6. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron la diferite tensiuni de alimentare.

doar 49% M K mod nominal. În practică, căderea de tensiune este și mai mare la pornirea motorului datorită curentului mare de pornire. Toate acestea conduc la faptul că la liniile electrice lungi sau la mașinile mari cu capacități proporționale cu puterea posturilor de transformare, este necesar să se efectueze calcule speciale care confirmă posibilitatea unei porniri normale a IM și funcționarea acestuia cu tensiune redusă. .

Din aceleași motive, a fost stabilit un GOST 13109-87 special pentru calitatea energiei electrice, care prevede o schimbare post-accident a tensiunii într-o rețea industrială numai în ± 10% din valoarea sa nominală.

Reducerea tensiunii este deosebit de periculoasă pentru acționările care, în funcție de condițiile de funcționare, trebuie pornite sub sarcină (acționări ale benzilor transportoare, dispozitive de ridicare, convertoare și multe alte mecanisme). De exemplu, la pornirea fără sarcină (în gol), momentul static al transportorului nu depășește (0,2-0,3) M NOM. Cu toate acestea, dacă transmisia transportorului a fost dezactivată în timpul funcționării cu sarcină maximă, va trebui să depășească M C ≈ M NOM .

Pentru a limita curenții de pornire ai mașinilor asincrone mari sau pentru a obține o pornire uşoară a unei acţionări asincrone, în circuitul statorului se folosesc rezistenţe active sau inductive, care sunt scoase la sfârșitul pornirii (Fig. 4-7). O caracteristică a unor astfel de circuite este dependența tensiunii la bornele motorului de mărimea curentului.

Includerea rezistenței active, deși crește oarecum factorul de putere al unității în modurile de pornire, dar în același timp crește pierderile de energie, în comparație cu pornirea „reactorului”.

Orez. 4-7. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron la tensiune nominală și redusă sau activ ( r DOB) și reactiv ( X DOB) rezistențe suplimentare în stator.

În ultimele decenii, pentru motoarele de mare putere pornite și oprite frecvent, s-a folosit pornirea „frecvență”, ceea ce este mai economic. În acest scop, este instalat un convertor special, care modifică fără probleme frecvența sursei de alimentare a motorului la pornire, adică valoarea ω 0. În același timp, tensiunea scade, ceea ce limitează și curentul de pornire.

Caracteristicile unui motor asincron atunci când rezistențele active sunt incluse în circuitul rotorului.

Motoarele asincrone cu rotor de fază sunt utilizate pe scară largă în acționările de ridicare și transport și instalații metalurgice, motoarele puternice sunt utilizate în antrenările ventilatoarelor, tunelurilor de vânt și pompelor. Datorită includerii rezistențelor active în circuitul rotorului, este posibilă modificarea alunecării critice a unui astfel de motor cu inducție, tipul caracteristicii sale mecanice, curentul de pornire și cuplul.

Utilizarea motoarelor cu rotor de fază în acționările pompelor și ventilatoarelor face posibilă ajustarea economică a performanței acestora, ceea ce aduce un efect economic mare. Reamintim că momentul critic nu depinde de rezistența activă introdusă în circuitul rotorului, prin urmare, prin alegerea r DOB este posibilă modificarea caracteristicilor mecanice ale AM ​​în așa fel încât unitatea să aibă cuplul maxim la pornire (ω = 0), sau chiar în modul de opoziție s K > 1 (Fig. 4-8).

Crește r DOB duce la o creștere a componentei active a curentului rotorului eu 2a „= eu 2 "cosψ 2, deoarece

(4-30)

Unde R 2 " = r 2 " + r" DOB - rezistența activă totală redusă a circuitului secundar al mașinii.

Din același motiv, motoarele cu rotor de fază, spre deosebire de motoarele cu colivie, au cupluri mari de pornire la curenți mai mici. Această proprietate a unor astfel de mașini este principala condiție pentru utilizarea lor predominantă în acționările cu moduri de pornire grele (macarale, uzine metalurgice, mașini rotative și alte mecanisme consumatoare de energie). Trebuie avut în vedere că o creștere excesivă r DOB duce la o scădere bruscă a componentei active a curentului eu 2 ". Apoi cuplul de pornire al motorului M P devine mai mică decât momentul static la pornire M TR . Ca urmare, unitatea nu va putea porni.

Caracteristica mecanică artificială poate fi calculată folosind formula (4-14) sau (4-18), (4-20), (4-24) și (4-27). Metoda de calcul a caracteristicilor artificiale ale IM cu un rotor de fază poate fi simplificată pe baza următoarelor relații. Să scriem expresii pentru valori egale ale momentelor M i pe o caracteristică naturală și orice artificială bazată pe formula (4-21):

Valoarea lui ε nu depinde de valoarea componentei active a rezistenței din circuitul secundar al mașinii, deci rămâne neschimbată pentru caracteristicile mecanice naturale și artificiale. Prin urmare, din formula (4-31) avem

Valorile date pot fi considerate: alunecări critice asupra caracteristicilor artificiale și naturale s K .I Și s K .E şi alunecare pe caracteristică naturală s ei. Apoi din expresia (4-32) obținem

(4-33)

Astfel, baza calculului simplificat este caracteristica mecanică naturală a motorului. După cum sa menționat mai devreme pentru mașinile cu rotor de fază, acesta poate fi obținut aproximativ din expresia (4-22) și mai precis din (4-21). Unii dintre parametrii mașinii necesari pentru aceste calcule sunt indicați în cataloage sau cărți de referință, iar unii pot fi determinați prin formulele de mai sus.

Orez. 4-8. Caracteristicile mecanice ale unui motor cu rotor bobinat

6. Moduri de frânare ale motoarelor asincrone

Modurile de frânare pentru multe unități cu mașini asincrone sunt mai importante decât modurile de pornire în raport cu cerințele de fiabilitate și fiabilitate în implementare. Este adesea necesar să se oprească exact într-o anumită poziție sau să se frâneze unitatea pentru un anumit timp.

Pentru motoarele asincrone se folosesc următoarele moduri: frânare regenerativă cu ieșire de energie în rețea; opoziții; frânare dinamică cu diverse sisteme de excitare a statorului cu curent continuu (redresat), când mașina funcționează ca generator, disipând energie în circuitul secundar; condensator dinamic sau frânare magnetică cu autoexcitare. Prin urmare, modurile de frânare pot fi împărțite în două grupe în funcție de metoda de excitare a câmpului magnetic stator: excitare independentă, efectuată dintr-o rețea de curent alternativ sau continuu (frânare regenerativă, de opoziție și dinamică) și autoexcitare, efectuată ca rezultat al schimbului de energie cu o baterie de condensator sau când statorul motorului este scurtcircuitat când fluxul magnetic este creat de EMF de auto-inducție. Prin definiție L.P. Petrov, ultimul tip se va numi frânare magnetică.

Toate aceste moduri sunt folosite pentru mașini cu rotor atât de fază, cât și cu rotor cu colivie.

În legătură cu utilizarea dispozitivelor semiconductoare de putere puternice (tiristoare și tranzistoare), au apărut noi scheme de implementare a modurilor de frânare tipice ale unităților asincrone.

O creștere a eficienței frânării poate fi obținută prin utilizarea metodelor combinate de implementare a acesteia. Trebuie subliniat faptul că majoritatea frânărilor combinate sunt controlate complet. Acest lucru le sporește și mai mult eficacitatea.

Cele mai eficiente sunt opoziția și frânarea dinamică a condensatorului (CDT). Ultima metodă are multe soluții de circuit. Se recomandă folosirea acestuia pentru acționări cu momente mari de inerție reduse, de exemplu, depășind de două ori momentul de inerție al motorului.

Pentru acționările cu inerție redusă, poate fi utilizată frânarea magnetică cu condensator (CMB). Frânarea dinamică magnetică (MDB) nu va fi mai puțin eficientă. Rațional pentru acționări individuale și alte tipuri combinate de frânare în două și chiar trei etape: opoziție - frânare dinamică (PDT), frânare cu condensator și opoziție (CTP) etc.

Astfel, implementarea metodelor moderne de frânare IM depinde în mare măsură de experiența și cunoștințele dezvoltatorului de acționare electrică. Prin urmare, să luăm în considerare în detaliu modurile de frânare.

Frânare cu retur de energie în rețea. Reversibilitatea unui motor cu inducție, ca și alte mașini care folosesc principiul inducției electromagnetice (tip Maxwellian), îi permite să funcționeze într-un mod generator. Dacă nu există nicio sarcină pe arborele motorului, atunci energia consumată din rețea este cheltuită pentru a acoperi pierderile din stator, precum și pierderile din oțel și pierderile mecanice din rotor. Prin aplicarea unui cuplu extern arborelui mașinii în direcția de rotație a rotorului, se poate obține o viteză sincronă. În acest caz, pierderile din rotor sunt deja acoperite de o sursă externă de energie și doar energia care va acoperi pierderile din stator va fi consumată din rețea. O creștere suplimentară a vitezei peste cea sincronă duce la faptul că mașina asincronă intră în modul generator.

Când funcționează în acest mod, conductoarele statorului sunt traversate de câmpul magnetic în aceeași direcție, iar conductoarele rotorului sunt încrucișate în direcția opusă, prin urmare EMF rotor E 2 semne de modificări, adică E 2 "s = (- s)E 2 " ≈ - E 2 "s. Curentul din rotor, respectiv, va fi egal cu

(4-34)

Orez. 4-13. Diagrama vectorială a unui motor cu inducție care funcționează în modul generator

Din expresia (4-34) se poate observa că în timpul trecerii AM la modul generator, doar componenta activă a curentului rotorului își schimbă direcția, deoarece cuplul pe arbore și-a schimbat direcția față de cel care a avut loc. în modul motor. Acest lucru este ilustrat de diagrama vectorială din fig. 4-13. Aici unghiul φ 1 > π / 2, care confirmă schimbarea cauzei curentului eu 1 sub formă de EMF E 1 (nu tensiunea de rețea U 1 , ca în regim motor), deși direcția curentului de magnetizare eu μ a ramas la fel. Inversarea semnului componentei active a curentului eu" 2a duce la faptul că puterea electromagnetică devine negativă, adică este dată rețelei, deoarece s 0:

Semnul puterii reactive a circuitului secundar rămâne neschimbat indiferent de modul de funcționare al mașinii, care rezultă din expresie

Datorită prezenței momentelor statice active, frânarea este utilizată în instalațiile de ridicare (Fig. 4-14, a), în acționările de transport (Fig. 4-14, b). Diferența dintre aceste moduri de frânare constă în faptul că, în primul caz (Fig. 4-14, a), motorul, atunci când coboară o sarcină mare, trece la coborâre (ω 3). în al patrulea cadran pentru |ω| > |ω 0 |). Limita momentului de încărcare M CU nu ar trebui sa depaseasca M NOM. Când vehiculul se deplasează „în vale”, energia potențială a încărcăturii transportate începe să contribuie la mișcare și creează un moment de antrenare extern aplicat arborelui motor. Astfel, în acest caz, din cauza creșterii vitezei de antrenare (ω > ω 0) și a unei modificări a semnului EMF E 2, motorul direct, fără a comuta înfășurările statorului, intră în modul generator cu ieșire de energie către rețea (punct 2 în fig. 4-14b).

Orez. 4-14. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu un moment static activ: a - coborârea unei sarcini grele; b - funcționarea vehiculului „la vale”

În prezența unui cuplu static reactiv, frânarea regenerativă cu recuperare de energie către rețea poate fi obținută în motoarele asincrone cu comutarea numărului de poli sau în acționări cu frecvență, frecvență-curent și control vectorial al vitezei de rotație a IM.

În primul caz (Fig. 4-15, a), comutarea statorului mașinii de la un număr mai mic de poli la unul mai mare, viteza sincronă ω 02 scade

Cu reglarea frecvenței vitezei, reducând frecvența sursei de alimentare a statorului de la principal f 1 la f 2 f 1 și f 3 f 2 , comutați treptat motorul de la o caracteristică mecanică la alta (Fig. 4-15, b). Unitatea funcționează în modul de frânare cu energie de ieșire către rețea, în timp ce punctul său de funcționare se deplasează de-a lungul secțiunilor caracteristicilor mecanice situate în al doilea cadran. Prin schimbarea lină și automată a frecvenței de alimentare a motorului, este posibil să se obțină un mod de frânare al unității cu un cuplu de frânare care se modifică puțin. Totuși, în acest caz, tensiunea de alimentare trebuie și ea reglată într-un anumit mod.

Orez. 4-15. Caracteristici mecanice ale unui motor asincron în modul de frânare regenerativă cu un moment static reactiv: a - comutarea numărului de perechi de poli; b - reglarea în frecvenţă a vitezei

Frânare inversă. Acest tip de frânare apare atunci când rotorul motorului se rotește sub acțiunea unui moment static în direcția opusă rotației câmpului statorului. În prezența unui cuplu reactiv, durata frânării este scurtă, după care mașina trece din nou din modul de frânare în modul motor, (Fig. 4-16, a). Inițial, motorul mergea la punct 1 modul motor și apoi, după comutarea celor două faze ale înfășurării statorului, direcția de rotație a câmpului magnetic al mașinii și momentul său electromagnetic (punctul 2 ). Mișcarea conducerii deceleră până la punct DESPRE, iar apoi rotorul este inversat și motorul este accelerat în direcția opusă unei mișcări constante în punctul 3 .

Pentru motoarele cu rotor de fază, în prezența unei rezistențe suplimentare mari, este posibilă o oprire completă a acționării cu un cuplu de frânare M TR (punct 5 în fig. 4-16a).

În prezența unui cuplu activ (Fig. 4-16, b), dacă direcția de rotație a câmpului magnetic se modifică, ca și în cazul precedent, motorul schimbă și modul de funcționare, adică frânarea prin contra-comutație ia loc - al doilea cadran, modul motor cu sens invers de rotație al rotorului - al treilea cadran și un nou mod - generator cu ieșire de energie către rețea - al patrulea cadran, unde se află punctul de mișcare constantă pe termen lung 3 .

Pentru motoarele cu rotor de fază cu un cuplu static activ, modul de opoziție poate fi obținut fără comutarea fazelor statorice, doar prin introducerea unor rezistențe suplimentare mari în rotor (Fig. 4-16, b). Apoi mașina este în modul motor din punct de vedere 1 se traduce în punct 4 odată cu introducerea rezistenţei suplimentare r D, și apoi își schimbă mișcarea de-a lungul unei caracteristici mecanice artificiale, trecând în al patrulea cadran. Punct 5 corespunde unei mișcări în regim de echilibru pe termen lung a unui motor asincron în modul de opoziție.

Orez. 4-16. Circuitul de comutare și caracteristicile mecanice ale unui motor asincron: a - în regim de opoziție cu un moment static reactiv; b - la fel, cu un moment static activ

Modul de frânare cu curent invers este adesea folosit în instalațiile de ridicare și transport. Comutarea fazelor statorului fără a introduce rezistență suplimentară este utilizată numai în motoarele asincrone cu rotor cu colivie din cauza faptului că valorile inițiale ale curenților la punctul 2 (fig. 4-16) puțin mai mult decât cel de start, care este (5-6) eu NOM. Pentru motoarele cu rotor de fază, astfel de vârfuri de curent sunt în general inacceptabile. Dezavantajul caracteristicilor de frânare ale opoziției este abruptul lor ridicat și pierderile semnificative de energie, care sunt complet transformate în căldură disipată în circuitul secundar al motorului. Datorită abruptului caracteristicilor mecanice, sunt posibile fluctuații mari ale vitezei de antrenare cu modificări mici de sarcină.

Dacă momentul este cunoscut M C, la care este necesar să se efectueze frânarea, nu este dificil să se calculeze valoarea alunecării în acest moment folosind formula (4-25) și apoi folosind formula (4-29) pentru a determina rezistența suplimentară.

Frânare electrodinamică (dinamică). Dacă statorul IM este deconectat de la rețea, atunci fluxul magnetic al magnetizării reziduale formează un EMF și un curent nesemnificativ în rotor.

Cu excitație independentă, se obține un flux stațional staționar, care induce EMF și curent în înfășurările rotorului rotativ.

Orez. 4-17. Scheme pentru conectarea înfășurărilor statorice ale unui motor asincron la o rețea de tensiune DC (redresată)

Pentru a conecta înfășurările statorului la rețeaua de curent continuu (rectificat), sunt utilizate diverse scheme pentru conectarea lor, dintre care unele sunt prezentate în Fig. 4-17.

Pentru a analiza modul de frânare dinamică, este mai convenabil să înlocuiți MDS F P, creat de curent continuu, echivalent variabil MDS F~ , formată împreună de înfășurările statorului și rotorului, ca într-un motor asincron convențional. Apoi, modul generator sincron este înlocuit cu modul echivalent al mașinii asincrone. Cu o astfel de înlocuire, trebuie respectată egalitatea: F P = F ~ .

Orez. 4-18. Scheme de conectare ale începutului (H) și sfârșitului (K) ale înfășurărilor statorului „în stea” (a), determinarea direcțiilor MMF ale înfășurărilor statorului (b), adăugarea geometrică a MMF (c)

Interacțiunea unor cantități mici de flux magnetic și curent în rotor nu este capabilă să creeze un moment electromagnetic mare. Prin urmare, este necesar să se găsească modalități de a crește semnificativ fluxul magnetic. Acest lucru se poate realiza prin conectarea statorului mașinii în modul de frânare dinamică la o sursă de tensiune DC sau redresată. De asemenea, puteți crea un circuit de autoexcitare a motorului prin conectarea condensatoarelor la înfășurarea statorului. Ca urmare, obținem modurile de frânare dinamică ale unei mașini asincrone cu excitare și autoexcitare independente

Determinarea DC MMF pentru circuitul din fig. 4-17,a explică Fig. 4-18.

Cu o conexiune trifazată a înfășurării statorului la rețeaua de curent alternativ, este necesar să se determine MMF maximă a mașinii, egală cu:

(4-36)

Unde eu 1 - valoarea efectivă a curentului alternativ; ω este numărul de spire de înfășurare ale unei faze a statorului.

În primul rând, luați în considerare sursa de alimentare a înfășurării statorului cu curent continuu. Dacă în timpul funcționării mașinii în modul motor, alunecarea acestuia și curentul de magnetizare se modifică puțin, atunci în modul de frânare dinamică, alunecarea rotorului variază într-o gamă largă. În consecință, cu o schimbare a vitezei, se modifică EMF-ul rotorului, curentul din rotor și MMF-ul creat de acesta, ceea ce are un efect semnificativ asupra MMF rezultat.

Orez. 4-19. Diagrama vectorială a unei mașini cu inducție în modul de frânare dinamică

Evident, curentul de magnetizare rezultat, dat statorului, va fi egal cu

Folosind diagrama vectorială (Fig. 4-19), scriem următoarele relații pentru curenți:

(4-37)

Luând valoarea EMF în rotorul mașinii, ca înainte, egală cu E 2 la viteza unghiulară de rotație a rotorului ω 0 , la alte viteze avem

În consecință, rezistența inductivă a rotorului

Unde X 2 - rezistenţa inductivă a rotorului la o frecvenţă ω 0 .

Acum, pentru circuitul secundar al mașinii, putem scrie

După ce a adus EMF E 2 la parametrii circuitului primar pe care îl vom avea E 1 = E 2" și apoi

Înlocuind expresiile (4-38) în formula (4-37), obținem:

(4-39)

Rezolvarea ecuației (4-39) pentru curent eu 2”, aflăm

(4-40)

Valoarea momentului electromagnetic al mașinii este determinată de pierderile din circuitul său secundar și anume:

(4-41)

Investigand această expresie pentru un extremum, este ușor de obținut viteza relativă critică a rotorului ν KP , la care există un cuplu maxim:

(4-42)

(4-43)

Pe baza formulelor (4-41) - (4-43), se poate obține următoarea expresie pentru caracteristica mecanică a IM:

(4-44)

Expresia (4-44) este similară cu formula Kloss, ceea ce o face mai ușor de înțeles. Analiza formulelor (4-40) - (4-44) și a fenomenelor fizice caracteristice frânării dinamice a tensiunii arteriale ne permite să tragem următoarele concluzii.

1. În modul de frânare dinamică, proprietățile caracteristicilor mecanice ale unei mașini asincrone sunt similare cu proprietățile caracteristicilor similare ale modului motor, adică momentul critic nu depinde de rezistența activă a circuitului secundar, iar viteza critică ν KP este aceeași cu s KP în modul motor, proporțional r 2 ".

2. Parametru Xμ și curent eu 1 pot diferi semnificativ de valori similare ale modului motor, deoarece depind de saturația circuitului magnetic al statorului.

3. Curentul statoric al mașinii în modul de motorizare este o funcție a alunecării rotorului, iar în timpul frânării dinamice este constant.

4. Fluxul magnetic rezultat în timpul frânării dinamice și al vitezei scăzute a rotorului crește, deoarece efectul de demagnetizare al reacției rotorului scade, iar în modul motor rămâne aproximativ constant.

Orez. 4-20. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu frânare dinamică și diferite valori ale curentului de excitație sau rezistențe suplimentare în circuitul rotorului

Pe fig. 4-20 arată caracteristicile, dintre care 1 Și 2 obtinut la doua valori ale curentului in stator eu 11 I 12 și rezistență constantă r 21 și caracteristici 3 Și 4 găsit la aceiași curenți, dar o valoare diferită r 22 > r 21 . Pentru comparație, sunt prezentate caracteristicile mecanice ale mașinii care funcționează în modul motor. Dacă este posibil să se schimbe rezistența în circuitul rotorului, atunci este posibil să se obțină caracteristici cu un cuplu aproximativ constant pe o gamă largă de modificări ale vitezei de antrenare.

Reactanța circuitului de magnetizare X μ este determinată de caracteristica universală de mers în gol a mașinii sau de datele experimentale. În acest din urmă caz, fără a lua în considerare saturația circuitului magnetic, valoarea X μ se gaseste dupa formula:

Unde U 0 , eu 0 - tensiunea de fază și curent atunci când mașina este în gol.

Mai exact, dependența X μ = f(euμ) poate fi găsită după cum urmează. Dacă o mașină asincronă, al cărei rotor este rotit de un motor extern cu o viteză sincronă, este alimentată cu o tensiune de fază care variază în mărime, atunci aceasta corespunde EMF E 1 . Prin urmare, prin măsurarea curentului euμ , este ușor de calculat dependența X μ = E 1 euμ -1 , care va ține cont de saturația sistemului magnetic al mașinii. Construcția caracteristicii mecanice în acest caz se realizează punct cu punct. Aceasta stabilește valorile M K.P., ν KP și calculați prin formulele (4-42) și (4-43) valoarea r 2 " si curent eu 1 . Atunci găsiți ν i prin schimbare euμi zero la eu 1 la valori adecvate Xμi, dupa formula:

(4-45)

Expresia (4-45) se obține în urma operațiilor cu formulele (4-37) - (4-38). Conform formulei (4-41), caracteristica mecanică poate fi calculată ținând cont de efectul de saturație al circuitului magnetic al mașinii.

Acest tip de frânare este utilizat în ridicare și transport și în acționările mașinilor, alimentate de o rețea de curent alternativ nereglementată în acționări controlate în frecvență.

Frânarea cu condensator a motoarelor asincrone a fost folosită în acționările mașinilor în ultimele decenii. Posibilitatea unui astfel de regim a fost stabilită încă din 1895 de către M. Leblanc, dar în anii 20-40 ai secolului XX acest tip de frânare era considerat irațional. Abia în 1944 A.T. Golovan și I.N. Barbash a arătat promisiunea folosirii sale. Cu toate acestea, abia la sfârșitul anilor 50, datorită lucrărilor lui L.P. Petrov, s-au obținut rezultate practice în utilizarea atât a condensatorului, cât și a altor tipuri de frânare combinată. Acest lucru a devenit posibil datorită reducerii costului și dimensiunilor condensatoarelor și dezvoltării de noi circuite care asigură autoexcitarea intensivă a mașinilor asincrone într-o gamă largă de modificări ale vitezei de rotație a acestora. În prezent, sunt utilizate diverse scheme pentru implementarea frânării condensatorului.

Orez. 4-21. Dependența de autoexcitare a unei mașini asincrone în timpul frânării condensatorului

Principiul autoexcitarii tensiunii arteriale este ilustrat de imaginile prezentate in fig. 4-21. La oprirea mașinilor cu un rotor rotativ din rețea și conectarea unui banc de condensatori la stator (Fig. 4-26, a) din cauza EMF reziduală E 0 condensatorii încep să se încarce cu curent eu μ 0 (Figura 4-21). Acest curent ridică fem-ul mașinii la E 1 i , care, la rândul său, crește curentul de încărcare a condensatorului la valoarea euμi , iar apoi procesul va continua așa cum se arată în figură până la punctul 1 (la o viteză constantă de rotație a câmpului motor), unde E 1 i = E 1 și euμi = eu μ .

Conform circuitului echivalent (Fig. 4-22) EMF E 1 va fi egal cu

unde φ = f X f 0 -1 și f 0 - frecvența nominală în circuit.

Presupunând că la începutul autoexcitarii curentul din rotor este egal cu zero și eu 1 ≈ euμ , puteți găsi frecvența relativă inițială a autoexcitației φ ÎNCEPUT. Apoi din formula (4-46) găsim

Și X μ , X 1 , X C - componente reactive ale rezistenței circuitului echivalent (Fig. 4-22) la frecvența rețelei (50 Hz).

Orez. 4-22. Circuit echivalent al unei mașini asincrone cu excitație a condensatorului

Ignorarea valorilor ÎN Și X 1 2 comparat cu Xμ 2 și rezolvând ecuația biquadratică (4-47), obținem:

Sau (4-48)

Orez. 4-23. Caracteristicile statice ale modului de autoexcitare a condensatorului unei mașini asincrone Ф - flux magnetic; eu 1 , eu 2 " , euμ - curent în stator, curent în rotor (valoare redusă), respectiv curent de magnetizare; φ - frecvența oscilațiilor curentului liber în stator; ω - viteza unghiulară a rotorului; s - alunecare; M- moment electromagnetic

Astfel, frecvența inițială a procesului de autoexcitare a unui generator asincron este aproximativ egală cu frecvența naturală a circuitului oscilator al unei mașini nesaturate. Acest lucru este ilustrat și de curbele din fig. 4-23 (în unități relative). Ele ne permit să tragem următoarele concluzii.

1. Modul este limitat în ceea ce privește viteza unghiulară a rotorului de valorile ω BEGINNING, unde începe autoexcitarea mașinii și ω K, unde se termină acest proces, și ω K > ω 0 .

2. Într-un interval semnificativ de modificări ale turației rotorului, circuitul magnetic al mașinii rămâne saturat și debitul păstrează o valoare aproximativ constantă (1,5-2,0) F NOM.

3. Valorile curenților rotorului și statorului depășesc semnificativ valorile nominale.

Având în vedere procesele fizice care au loc în mașină, putem stabili următoarele. Dacă viteza de rotație a rotorului depășește ω START, atunci frecvența componentei libere a curentului statorului crește din cauza saturației sistemului magnetic al mașinii (vezi Fig. 4-23) și φ va fi mai mare decât φ START. Vectorul curent al statorului se rotește în sensul acelor de ceasornic (Figura 4-24), dar amplitudinea acestuia crește. În același timp, creșterea curentului în rotor eu 2 duce la apariția unei componente demagnetizante a fluxului magnetic în întrefier. La viteza de rotație a rotorului ω K, componentele reactive ale curenților sunt egale eu 1 și eu 2" și procesul de autoexcitare a mașinii se oprește.

Considerând egal eu 1 și eu 2 „datorită micimii componentelor lor active și folosind expresia (4-49), aflăm:

unde φ K este valoarea critică a frecvenței relative a câmpului statorului.

Orez. 4-24. Diagrama de autoexcitare vectorială a unui generator asincron

Circuitul de înlocuire a fazei motorului și diagrama sa vectorială vă permit să găsiți dependențe pentru puterea electromagnetică și cuplul, acesta din urmă fiind determinat de pierderile termice în statorul și rotorul mașinii. Cu toate acestea, aceste calcule sunt asociate cu calcule foarte complexe și greoaie ale tuturor dependențelor prezentate în Fig. 4-23. Prin urmare, folosim o metodă simplificată pentru calcularea caracteristicii mecanice, care este determinată de următoarea relație:

Unde M 0 - cuplul de frânare inițial (calculat) la turația ω 0 .

Valoare M 0 obţinut experimental ca produs M NOM kC° , Unde k - coeficient în funcție de tipul unui anumit motor. Poate fi luat egal cu 0,7 pentru mașinile cu patru și șase poli și 0,5 pentru doi poli, С° - capacitatea de fază a condensatoarelor în unități relative de la C NOM. Setând valoarea lui φ BEGIN, se poate calcula С° conform formulei

Capacitatea nominală a băncii de condensatoare (fază)

Unde euμ NOM - curent de magnetizare a mașinii la tensiunea nominală (fază) statală; ω 0 - viteza sincronă de rotație a câmpului magnetic la o frecvență de rețea de 50 Hz.

Orez. 4-25. Caracteristicile mecanice statice ale unei mașini asincrone cu frânare prin condensator: cu capacitatea în fază CU 1 (curba 1), cu capacitatea în fază CU 2 (curba 2 și 3) și diverse valori ale curentului de magnetizare euμ 2 » euμ 3

Caracteristicile mecanice (Fig. 4-25) arată că o creștere a capacității condensatoarelor reduce valoarea vitezelor unghiulare ω START și ω K, precum și cuplul maxim de frânare. Cu o creștere a curentului de magnetizare (curba 3 ) saturația circuitului magnetic crește, ceea ce duce la o scădere a rezistenței inductive a mașinii și la o creștere a cuplului de frânare maxim și a vitezei unghiulare ω K.

Orez. 4-26. Combinat condensator-frânare dinamică: a - diagramă schematică; b - caracteristici mecanice

După cum sa menționat mai sus, metodele de frânare combinate sunt eficiente pentru a obține o oprire completă a unității. În funcţie de timpii de închidere ai contactelor contactorului de frână CTîntr-un astfel de sistem este posibil să se obțină chiar și trei moduri de frânare care se schimbă succesiv (Fig. 4-26, b): condensator (curbă 1 ), magnetic (curba 2 ) și dinamică (curbă 3 ) sau numai primul și ultimul. Trecerea acționării de la modul motor la modul frână și comutarea diferitelor moduri de frânare este indicată în figură prin săgeți. De exemplu, dacă închiderea contactului CT are loc în momentul corespunzător punctului Cu, apoi suferă o tranziție de la condensator la frânare magnetică, care se termină în punct d, apoi aproape până la oprirea conducerii, are loc frânarea dinamică.

7. Implementări tehnice. Aplicații

Un motor asincron cu rotor cu colivie a fost folosit de aproximativ 100 de ani și va fi folosit practic ca singura implementare a unei acționări electrice neregulate în masă, care încă reprezintă mai mult de 90% din toate unitățile electrice industriale. În ultimii 10-20 de ani, multe firme din America și Europa au încercat să dezvolte și să comercializeze așa-numitele motoare eficiente energetic, în care, datorită creșterii masei de materiale active cu 30%, eficiența nominală este a crescut cu 1-5% cu o creștere corespunzătoare a costului. În ultimii ani, a existat un proiect major în Marea Britanie pentru a construi motoare eficiente din punct de vedere energetic, fără a crește costul.

În ultimul deceniu, datorită progreselor în electronică (FC), motorul cu inducție cu colivie veveriță a devenit baza convertizorului de frecvență variabilă, înlocuind cu succes unitatea de curent continuu dominantă anterior în multe domenii. Un interes deosebit este utilizarea unei astfel de acționări electrice în pompe, ventilatoare și compresoare nereglementate în mod tradițional. După cum arată experiența, această soluție tehnică economisește până la 50% din energie electrică, până la 20% din apă și mai mult de 10% din căldură.

Trecerea de la o acționare electrică nereglementată la una controlată este considerată în multe tehnologii drept principala direcție în dezvoltarea unei acționări electrice, deoarece aceasta îmbunătățește semnificativ calitatea proceselor tehnologice și economisește până la 30% din energie electrică. Acest lucru determină perspectivele pentru dezvoltarea unei acționări electrice controlate de frecvență.

O acţionare electrică cu motoare cu rotor de fază cu control reostatic este folosită în mod tradiţional în industria macaralelor şi este folosită în alte tehnologii. Circuitele în cascadă și mașinile cu alimentare dublă pot fi găsite în acționările electrice puternice ale stațiilor de pompare a gazului cu o rază de control redusă, în dispozitivele de propulsie electrică a navelor.

Dispozitivul mașinilor asincrone

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone se bazează pe utilizarea unui câmp magnetic rotativ, care induce o forță electromotoare (EMF) în înfășurarea rotorului. Când curentul rotorului interacționează cu un câmp magnetic rotativ, se creează un cuplu electromagnetic care face ca rotorul să se rotească (în modul motor) sau îl frânează (în modurile de frânare)

8-Principiul de funcționare al unei mașini asincrone

Principiul de funcționare al unei mașini asincrone se bazează pe legea inducției electromagnetice, descoperită

M. Faraday și lucrările lui D. Maxwell și E. Lenz.

Într-o mașină asincronă, una dintre înfășurări este plasată pe statorul 1 (Fig. 1.1 a), iar a doua pe rotorul 5. Între rotor și stator există un spațiu de aer, care este realizat cât mai mic pentru îmbunătățește legătura magnetică dintre înfășurări. Înfășurarea statorului 2 este o înfășurare multifazată (sau într-un caz particular trifazat), ale cărei bobine sunt plasate uniform în jurul circumferinței statorului. Fazele înfășurării statorului OH,DE Și cz conectat conform schemei Y sau A și conectat la o rețea de curent trifazat. Înfășurarea rotorului 4 executa multifazic scurtcircuitat sau trifazat si plasat uniform de-a lungul circumferintei rotorului.

Din cursul fundamentelor teoretice ale ingineriei electrice, se știe că atunci când un curent sinusoidal trifazat este furnizat unei înfășurări trifazate a statorului, apare un câmp magnetic rotativ, a cărui viteză de rotație (rpm)

П1=60f1|р Unde f 1- frecvența rețelei. R-. numărul de perechi de poli

Câmpul magnetic rotativ induce EMF E 2 în conductoarele înfășurării în scurtcircuit a rotorului și curentul 1 2 trece prin ele.

Figura 1.1, a arată (după regula din dreapta) direcția EMF indusă în conductoarele rotorului în timpul rotației fluxului magnetic Ф în sensul acelor de ceasornic (în acest caz, conductoarele rotorului se mișcă în sens invers acelor de ceasornic în raport cu fluxul Ф). Dacă rotorul este staționar sau frecvența de rotație a acestuia este mai mică decât frecvența n1, atunci componenta activă a curentului rotorului este în fază cu EMF indus; Aici simbolurile (cruci și puncte) din fig. 1.1 arată în același timp direcția componentei active a curentului.

Orez. 1.1. Circuitul electromagnetic al unei mașini asincrone și direcția electrică a acesteiamoment tromagnetic când mașina funcționează în următoarele moduri: motor(A), genaratorială(b) şi electr. frânare(V)

Forțele electromagnetice acționează asupra conductoarelor purtătoare de curent situate într-un câmp magnetic, a cărui direcție este determinată de regula mâinii stângi. Forța totală F pe 3 aplicată tuturor conductoarelor rotorului formează un moment electromagnetic M, antrenând rotorul în spatele câmpului magnetic rotativ.

Momentul electromagnetic rezultat din interacțiunea fluxului magnetic Phi a curentului rotorului I2

M=sFI2sosf2

unde c este coeficientul de proporționalitate; I2cosph2 - componenta activă a curentului rotorului; f2 - unghiul de fază între curentul I2 și EMF E 2 în înfăşurarea rotorului.

Dacă cuplul electromagnetic M este suficient de mare, atunci rotorul intră în rotație și frecvența sa de rotație constantă n 2 corespunde egalității cuplului electromagnetic cu cuplul de frânare creat de mecanismul antrenat în rotație și forțele interne de frecare. Acest mod de funcționare al unei mașini asincrone este motorul.

Frecvența de rotație a rotorului P2 diferă întotdeauna de frecvența de rotație a câmpului magnetic P1, deoarece dacă aceste frecvențe coincid, câmpul de rotație nu traversează înfășurarea rotorului și nu este indusă nici un EMF în ea și, prin urmare, nu se creează un cuplu. .

Diferența relativă dintre frecvențele de rotație a câmpului magnetic și rotor se numește alunecare:

S=(P1-P1) | P1

Se exprimă în unităţi relative sau procente faţă de K P1 Viteza rotorului, ţinând cont

Astfel, o trăsătură caracteristică a unei mașini asincrone este prezența alunecării, i.e. inegalitatea frecvențelor de rotație P1 și P1 Prin urmare, mașina este numită asincronă (rotorul său se rotește desincronizat cu câmpul).

Când o mașină asincronă funcționează în regim de motor, viteza rotorului este mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnetic P1 În mașină, energia electrică este convertită în energie mecanică.

Dacă rotorul este întârziat (S=1), acesta este un mod de scurtcircuit. Dacă viteza de rotație a rotorului coincide cu frecvența de rotație a câmpului magnetic (frecvența sincronă), adică S = 0, atunci nu apare nici un cuplu.

Dacă rotorul unei mașini asincrone este accelerat cu ajutorul unui moment extern (de exemplu, de un tip de motor) la o frecvență P2, o frecvență mai mare de rotație a câmpului magnetic P1, atunci direcția EMF în conductoarele rotorului și componenta activă a curentului rotorului se vor modifica. În același timp, și momentul electromagnetic M își va schimba direcția, care va deveni frânare, adică mașina asincronă va trece în modul generator (Fig. 1.1, b). În modul generator, mașina asincronă primește energie mecanică de la motorul principal, o transformă în energie electrică și o dă rețelei, în timp ce 0>S> - ∞.

Dacă rotiți rotorul de la un motor extern în direcția opusă rotației câmpului magnetic (Fig. 1.1, c), atunci EMF și componenta activă a curentului din conductorii rotorului sunt direcționate în același mod. ca și în modul motor, adică mașina primește energie electrică din rețea. Cu toate acestea, în acest mod, momentul electromagnetic M este îndreptat împotriva rotației rotorului, adică frânează. Acest mod de funcționare al unei mașini asincrone este modul de frânare electromagnetică. În acest mod, rotorul se rotește în direcția opusă (față de direcția câmpului magnetic), deci P2

9-Proiectarea mașinilor asincrone

Principalele tipuri de motoare. Motoarele cu inducție sunt împărțite în două tipuri principale: motoare cu colivie și motoare cu inele colectoare (cele din urmă sunt numite motoare cu inele colectoare). Motoarele luate în considerare au aceeași construcție a statorului și diferă doar în designul rotorului.

Motoare cu colivie sunt cele mai multe

uzual; industria electrică le produce zeci de milioane pe an.

Pe fig. 1.2 A prezintă o vedere generală a celui mai obișnuit motor asincron cu un rotor cu colivie de veveriță cu un design închis, ventilat. Statorul are o înfășurare trifazată. Înfășurarea rotorului este realizată sub forma unei cuști de veveriță, adică este scurtcircuitată.

Designul carcasei (cocă, scuturi etc.) depinde în mare măsură de proiectarea mașinii în ceea ce privește gradul de protecție și de sistemul de răcire selectat. În designul luat în considerare, corpul mașinii este echipat cu nervuri pentru o răcire mai bună. Un ventilator centrifugal, situat pe arborele motorului în afara carcasei mașinii, suflă peste carcasa motorului cu nervuri. Ventilatorul este închis cu o carcasă de ghidare a aerului.

În interiorul mașinii, aerul este agitat de palete de ventilație turnate împreună cu inele de scurtcircuit. Pe corp este atașată o cutie de borne, în care este instalat un panou de borne cu capetele înfășurării statorului scoase în evidență.

La motoarele mai puternice, pentru a crește intensitatea răcirii, aerul este condus prin canalele axiale ale rotorului de un ventilator separat sau de același ventilator care suflă peste suprafața exterioară a mașinii. În acest scop, la utilizarea unui ventilator comun, tuburile conductoare de aer sunt introduse în orificiile axiale ale rotorului, fixate în orificiile discurilor suport montate pe arborele rotorului (Fig. 1.2, b). Acest lucru împiedică intrarea aerului din exterior, care conține umiditate, în înfășurările mașinii. Scuturile de la capăt au jaluzele pentru trecerea și ieșirea aerului.

Miezul statorului (circuitul magnetic) este asamblat din foi inelare ștanțate din oțel electric cu o grosime de 0,35 ... 0,5 mm. Foile sunt ștanțate cu caneluri pentru amplasarea înfășurării (Fig. 1.3). La mașinile mari, statorul este asamblat din foi sub formă de segmente. Izolația se aplică foilor pe ambele părți (film de oxid, lac etc.). Foile din pachetul de miez sunt fixate cu capse, sudură sau în mașini mari cu știfturi. La mașinile de peste 400 kW, miezurile au de obicei canale radiale pentru o răcire mai bună. Ele sunt formate prin împărțirea miezului de-a lungul lungimii într-un număr de pachete și instalarea distanțierilor de oțel între ele, care sunt sudate pe foile exterioare ale pachetului.

Orez. 1.2. Motoare asincrone cu colivie: 1-inele de înfăşurare a rotorului cu oscilare scurtă; 2, scuturi cu 10 lagăre; 3 - lame de ventilație; 4 - înfășurare statorică;

5 - cutie de borne; b - corp (pat); 7 - miezul statorului; 8-miez rotor; 9-ax; 11-carcasa ventilatorului; 12 - ventilator; disc cu 13 baze; 14 - tub de alimentare cu aer

O înfășurare dintr-un fir dreptunghiular sau rotund este plasată în șanțurile circuitului magnetic al statorului.Înfășurarile unui fir dreptunghiular sunt realizate sub formă de secțiuni rigide și plasate în șanțuri deschise sau semideschise (Fig. 1.4, a, b). Înfășurările de sârmă rotundă sunt de obicei turnate în caneluri semi-închise printr-o fantă din canelură (Fig. 1.5) folosind mașini speciale de înfășurare a statorului. La mașinile de înaltă tensiune, izolarea corpului bobinelor se realizează de obicei sub forma unui manșon presat (vezi Figura 1.4) La mașinile asincrone moderne se folosesc materiale electroizolante din clasele de rezistență la căldură B și F, iar pentru mașinile speciale care funcționează in conditii dificile, materiale de clasa H

Figura 1.3 Miezul statorului și foaia ștanțată

La mașinile asincrone moderne se folosesc materiale electroizolante din clasele de rezistență la căldură B și F, iar pentru mașinile speciale care funcționează în condiții dificile, materiale din clasa H.

La mașini se disting izolația inter-turn și carcasa. Izolația între spire (între spirele înfășurării) este asigurată de izolarea conductorului în sine, aplicată acestuia în timpul procesului de fabricație la fabricile de cabluri sau în timpul fabricării unei mașini electrice. Izolația carcasei separă conductoarele de înfășurare de corpul mașinii electrice. Folosește diferite garnituri, manșoane sau o serie de straturi de izolație aplicate pe bobina corespunzătoare înainte de a o instala în mașină

Fig 1.4Deschis(A)și întredeschise (b) fante pentru stator pentru înfășurarea din secțiuni rigide -

1.4.5-tampoane izolatoare 2-conductoare 3-izolație bobine (carcasă) 6-pane Rotorul mașinii este format dintr-un pachet de table electrice de oțel cu caneluri ștanțate. În circuitele rotative scurtcircuitate, canelurile sunt umplute cu aluminiu. În acest caz, se formează tijele unei cuști de veveriță (Fig. 1.6 a) În același timp, sunt turnate inele de capăt de scurtcircuit și lamele de ventilație, o vedere generală a unui astfel de rotor este prezentată în Fig. 1.6, b. La mașinile mai mari și speciale, tijele de cupru (bronz, alamă) sunt introduse în canelurile rotorului, ale căror capete sunt lipite (sudate) în inele de cupru în scurtcircuit (Fig. 1.6, c). Pachetul de cușcă din aluminiu este presat pe arbore.La rotoarele cu cușcă de cupru, foile sunt asamblate

direct pe arbore și numai atunci tijele de cupru sunt introduse în canelurile pachetului .

Rotoarele motoarelor se rotesc în rulmenți, de regulă se folosesc rulmenți, la mașinile de peste 1000 kW se folosesc și lagăre de alunecare. Dacă este necesar, pe arbore este instalat un ventilator. Rulmenții sunt fixați în scuturi pentru rulmenți, scuturile pentru rulmenți sunt atașate la carcasa statorului. Motoarele cu rotor de fază sunt mult mai puțin utilizate decât cele cu rotor cu colivie și sunt produse de industrie în principal sub formă de mașini cu o putere de peste 100 kW.

Fig 1.5 Orez. 1.5. Caneluri pentru stator pentru odstratificat(A) și cu două straturi(b) obmoactual:

1 - conductoare; 2 - izolatie canelura (carcasa); 3 - capac - pană; 4 - garnitura

Pe fig. 1.7 prezintă o vedere generală a unui motor cu inducție cu un rotor de fază cu un design protejat. Pentru o răcire mai bună, circuitele magnetice ale statorului și rotorului din mașinile de putere mare și medie sunt împărțite în pachete separate, între care există canale de ventilație. Lame de ventilație, întărite

Orez. 1.6. Design cuști pentru veverițe:

/ - miezul rotorului; 2 - tije ale unei cuști de veveriță; 3 - lamele de ventilație

pe părțile frontale (exterioare) ale secțiunilor rigide ale înfășurării, ele aspiră aer în mașină prin găurile din scuturi și

aruncați-l prin găurile din carcasă. O astfel de ventilație se numește radială simetrică. Inelele colectoare sunt situate în afara carcasei mașinii.

Orez. 1.7. Motor de inducție cu rotor de fază:

7 - cutie de borne; 2 - arbore; 3 - lame de ventilație; 4 - înfășurarea rotorului; 5 - înfășurarea statorului;

6.11-scuturi de rulment; miez cu 7 statori; 8- miezul rotorului; 9 - conducta radiala de ventilatie; 10 - difuzor; 12 - traversare perie; 13 - carcasă; Inele cu 14 pini

Orez. 1.8. Fante ale unui rotor de fază cu o înfășurare aleatorie de sârmă rotundă(A) si cu infasurare tare(b):

1 - pană; 2 - conductoare; 3- garnitura; 4 - izolație caneluri (carcasa)

capetele de ieșire ale înfășurării rotorului trec prin orificiul din arbore și sunt conectate la inelele colectoare cu șuruburi. Suporturile pentru perii cu perii sunt atașate de scut cu o traversă de perie. La motoarele cu rotor de fază, o înfășurare liberă de sârmă rotundă (Fig. 1.8, a) sau o înfășurare constând din secțiuni rigide plasate în canelurile deschise ale rotorului (Fig. 1.8.6) sau o înfășurare de tije introduse în caneluri semiînchise de la capăt. Trei capete ale înfășurărilor de fază sunt conectate la inele colectoare montate pe arborele motorului.

10. Lista referințelor

1 I.P. Kopylov - „Mașini electrice” - Moscova, 2002

Cele mai comune motoare electrice în industrie, agricultură și toate celelalte aplicații sunt motoarele cu inducție. Se poate spune că motoarele cu inducție în cușcă de veveriță sunt principalele mijloace de transformare a energiei electrice în energie mecanică. Principiul de funcționare a unui motor cu inducție a fost discutat în § 1.2 și 6.1.

Câmpul electromagnetic al statorului se rotește în spațiul de aer al mașinii cu o viteză co = 2 nf( /r p. La o frecvență standard de 50 Hz, viteza nominală a rotorului depinde de numărul de perechi de poli r p(Tabelul 6.1).

Tabelul 6.1

Dependența vitezei de rotație a motoarelor asincrone de numărul de perechi

stâlpi

În funcție de designul rotorului unui motor asincron, motoarele asincrone se disting cu fazăȘi rotor cu colivie. La motoarele cu rotor de fază, pe rotor se află o înfășurare distribuită trifazată, de obicei conectată la o stea, capetele înfășurărilor sunt conectate la inele colectoare, prin care circuitele electrice ale rotorului sunt îndepărtate din mașină pentru conectarea la rezistențele de pornire, urmată de scurtcircuitarea înfășurărilor. La motoarele cu cușcă veveriță, înfășurarea se face sub formă cusca de veverita - tije scurtcircuitate pe ambele părți cu inele. În ciuda designului specific, cușca de veveriță poate fi considerată și ca o înfășurare trifazată în scurtcircuit.

Moment electromagnetic Mîntr-un motor asincron este creat datorită interacțiunii câmpului magnetic rotativ al statorului Ф cu componenta activă a curentului rotorului:

Unde La - constantă constructivă.

Curentul rotorului apare din cauza EMF E 2, care este indus în înfăşurările rotorului de un câmp magnetic rotativ. Când rotorul este staționar, motorul cu inducție este un transformator trifazat cu înfășurări scurtcircuitate sau încărcate cu rezistență de pornire. Se numește EMF care apare atunci când rotorul este staționar în înfășurările sale EMF de fază nominală rotor E 2n. Această fem este aproximativ egală cu tensiunea de fază a statorului împărțită la raportul de transformare la t:

Când motorul se rotește, EMF-ul rotorului E 2 iar frecvența acestui EMF (și, prin urmare, frecvența curentului în înfășurările rotorului) ^ depind de frecvența câmpului rotativ care traversează conductoarele înfășurării rotorului (într-un motor cu colivie - tije). Această frecvență este determinată de diferența dintre vitezele câmpului statorului w și ale rotorului w, care se numește alunecare absolută:

Atunci când se analizează modurile de funcționare ale unui motor asincron cu o frecvență constantă a tensiunii de alimentare (50 Hz), se utilizează de obicei valoarea relativă a alunecării.

Când rotorul motorului este staționar, s= 1. Cel mai mare EMF al rotorului atunci când funcționează în modul motor va fi cu un rotor staționar ( E 2n), pe măsură ce viteza crește (alunecarea scade), EMF E 2 va scadea:

În mod similar, frecvența EMF și curentul rotorului / 2 cu un rotor staționar va fi egală cu frecvența curentului statorului /, iar pe măsură ce viteza crește, aceasta va scădea proporțional cu alunecarea:

În modul nominal, viteza rotorului diferă ușor de viteza câmpului, iar alunecarea nominală pentru motoarele de uz general cu o putere de 1,5 ... 200,0 kW este de numai 2 ... 3%, iar pentru motoarele de putere mai mare, aproximativ 1%. În consecință, în modul nominal, EMF al rotorului este de 1 ... 3% din valoarea nominală a acestui EMF la 5 \u003d 1. Frecvența curentului rotorului în modul nominal va fi doar 0,5 ... 1,5 Hz. La 5 = 0, când viteza rotorului este egală cu viteza câmpului, EMF rotorului E 2 iar curentul rotorului / 2 va fi zero, cuplul motorului va fi, de asemenea, zero. Acest mod este modul inactiv ideal.

Dependența frecvenței EMF și a curentului rotorului de alunecare determină unicitatea caracteristicilor mecanice ale unui motor cu inducție.

Funcționarea unui motor asincron cu un rotor de fază, ale cărui înfășurări sunt scurtcircuitate. După cum se arată în (6.16), cuplul motorului este proporțional cu fluxul Ф și componenta activă a curentului rotorului / 2 "a, redusă la stator. Fluxul creat de înfășurări depinde de valoarea și frecvența tensiunii de alimentare.

Curentul rotorului este

unde Z 2 este impedanța fazei înfășurării rotorului.

Trebuie avut în vedere că rezistența inductivă a înfășurării rotorului x 2 este o valoare variabilă care depinde de frecvența curentului rotorului și, prin urmare, de alunecare: x 2 \u003d 2p 2 2 \u003d 2k t 2.

Cu un rotor staționar la s= 1 rezistență inductivă a înfășurării rotorului este maximă. Pe măsură ce viteza crește (alunecarea scade), reactanța inductivă a rotorului x 2 scade și, la atingerea vitezei nominale, este de numai 1 ... 3% din rezistența la 5 \u003d 1. x 2s \u003d l \u003d x 2n, primim

Să aducem parametrii circuitului rotorului la înfășurarea statorului, ținând cont de raportul de transformare și pe baza conservării

egalitatea puterii:

Și componenta activă a curentului rotorului are forma:

Împărțirea numărătorului și numitorului formulei (6.26) la s, primim

Operație matematică efectuată - împărțirea numărătorului și numitorului la s, desigur, nu modifică validitatea egalității (6.29), dar este de natură formală, de care trebuie luată în considerare atunci când se consideră această relație. De fapt, după cum rezultă din formula inițială (6.26), alunecarea depinde de rezistența inductivă a rotorului x 2,și rezistență activă g 2 ramane constant. Utilizarea expresiei (6.29) permite, prin analogie cu un transformator, realizarea unui circuit echivalent pentru un motor asincron, care este prezentat în fig. 6.4 ,A.

Orez. 6.4.Circuite echivalente ale unui motor asincron: a - circuit complet; b - schema cu circuit de magnetizare la distanta

Pentru analiza unei acționări electrice nereglate, această schemă poate fi simplificată prin transferarea circuitului de magnetizare la bornele motorului. Un circuit echivalent simplificat în formă de U este prezentat în fig. 6.4D pe baza căruia, curentul rotorului va fi egal cu:

Unde x k \u003d x + x "2i- reactanța inductivă de scurtcircuit. Componenta activă a curentului rotorului, ținând cont de (6.28), va fi:

Înlocuind (6.22) și (6.31) în (6.16), obținem o expresie pentru momentul unui motor cu inducție

Caracteristica mecanică naturală a unui motor asincron oz = f(M) cu un rotor de fază, ale cărui înfășurări sunt scurtcircuitate, este prezentat în fig. 6.5. De asemenea, se arată caracteristica electromecanică a motorului u = /(/j), determinată din diagrama vectorială a motorului asincron din fig. 6.6, I x = I + / 2 ".

Orez. LA 5. Caracteristicile mecanice și electromecanice naturale ale unui motor cu inducție

Orez. V.V. Diagrama vectorială simplificată a unui motor cu inducție

Presupunând că curentul de magnetizare este reactiv, obținem unde

Echivalarea derivatei dM/ds= , aflați valoarea maximă a momentului motorului cu inducție M k \u003d M nși valoarea critică de alunecare corespunzătoare s K:

Unde s K- alunecare critică; semnul „+” înseamnă că această valoare se referă la modul motor, semnul „-” - la modul generator de frânare regenerativă.

Luând în considerare (6.34) și (6.35), formula caracteristică mecanică (6.32) poate fi transformată într-o expresie mai convenabilă pentru utilizare - Formula Kloss:

Pentru motoarele cu o putere mai mare de 15 kW, rezistența înfășurării statorului r, este mică și la o frecvență de 50 Hz este mult mai mică x k. Prin urmare, în expresiile de mai sus, valoarea lui r poate fi neglijată:

Conform formulelor obținute, este posibil să se calculeze caracteristica mecanică a unui motor asincron, folosind datele sale de pașaport, cunoscând cuplul nominal M n, alunecarea nominală s h și capacitatea de suprasarcină a motorului X.

Rețineți că atunci când analizăm procesele electromagnetice într-un motor asincron pentru o stare staționară, am ajuns la aceleași relații (6.9) și (6.10), care au fost obținute în § 6.1 pe baza ecuațiilor diferențiale ale unei mașini bifazate generalizate.

Analiza caracteristicilor caracteristicilor mecanice ale unui motor cu inducție (vezi Fig. 6.5). Este neliniar și este format din două părți. Prima - partea de lucru - în intervalul de alunecare de la 0 la s K . Această parte a caracteristicii este aproape de liniară și are o rigiditate negativă. Aici, momentul dezvoltat de motor este aproximativ proporțional cu curentul statorului 1 Xşi rotorul / 2 . Deoarece pe această parte a caracteristicii s atunci al doilea termen al numitorului din formula (6.39) este mult mai mic decât primul și poate fi neglijat. Apoi partea de lucru a caracteristicii mecanice poate fi reprezentată aproximativ într-o formă liniară, unde momentul este proporțional cu alunecarea:

A doua parte a caracteristicii mecanice a unui motor asincron cu alunecări mari s K (s>s K) curbiliniu, cu o valoare pozitivă a rigidității (3. În ciuda faptului că curentul motorului crește pe măsură ce alunecarea crește, momentul, dimpotrivă, scade. Dacă înfășurările rotorului unui motor asincron cu rotor de fază în circuitul extern sunt scurte -circuitat, atunci curentul de pornire al unui astfel de motor (cu \u003d 0 și 5 \u003d 1) va fi foarte mare și îl va depăși pe cel nominal de 10-12 ori. În același timp, cuplul de pornire va fi de aproximativ 0,4 . .. 5 ... 6) / n, iar cuplul de pornire (1,1 ... 1,3) A / n.

Pentru a explica această discrepanță între curentul de pornire și cuplu, luați în considerare diagramele vectoriale ale circuitului rotorului (Fig. 6.7) pentru două cazuri: când alunecarea este mare (partea de pornire a caracteristicii); când alunecarea este mică (partea de lucru a caracteristicii). La pornire, când 5=1, frecvența curentului rotorului este egală cu frecvența rețelei (f2 = 50 Hz). Rezistența inductivă a înfășurării rotorului [vezi. (6.24)] este mare și depășește semnificativ rezistența activă a rotorului / * 2, curentul rămâne în urma EMF al rotorului cu un unghi mare φ, adică. curentul rotorului este în principal reactiv. Deoarece EMF al rotorului în acest caz va fi mare 2 \u003d 2n, atunci curentul de pornire va fi, de asemenea, foarte mare, cu toate acestea, datorită valorii mici a cp 2, componenta activă a curentului rotorului 1 2a va fi mic, prin urmare, momentul dezvoltat de motor va fi și el mic.

Când motorul accelerează, alunecarea scade, EMF al rotorului, frecvența curentului rotorului, rezistența inductivă a rotorului scad proporțional. În consecință, valoarea curentului total al rotorului și al statorului scade, totuși, datorită creșterii f 2, componenta activă a curentului rotorului crește, iar cuplul motorului crește.

Când alunecarea motorului devine mai mică sK, frecvența curentului rotorului va scădea atât de mult încât reactanța inductivă va fi deja mai mică decât cea activă, iar curentul rotorului va fi practic activ (Fig. 6.7,6), cuplul motorului va fi proporțional cu curentul rotorului. Deci, dacă alunecarea nominală a motorului este de 5 n = 2%, atunci, în comparație cu parametrii de pornire, frecvența curentului rotorului va scădea de 50 de ori, iar rezistența inductivă a rotorului va scădea în mod corespunzător. Prin urmare, în ciuda faptului că EMF al rotorului va scădea și cu un factor de 50, va fi suficient să se creeze curentul nominal al rotorului, care asigură cuplul nominal al motorului. Astfel, originalitatea caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron este determinată de dependența rezistenței inductive a rotorului de alunecare.

Orez. LA 7. Diagrama vectorială a circuitului rotor al unui motor asincron: a - cu alunecare mare: b - cu și alunecare mică

Pe baza celor de mai sus, pentru a porni un motor asincron cu un rotor de fază, trebuie luate măsuri pentru creșterea cuplului de pornire și reducerea curenților de pornire. În acest scop, în circuitul rotorului este inclusă o rezistență activă suplimentară. După cum rezultă din formulele (6.34), (6.35), introducerea rezistenței active suplimentare nu modifică cuplul maxim al motorului, ci modifică doar valoarea

alunecare critică: , unde /?" ext - redus la

rezistență suplimentară a statorului în circuitul rotorului.

Introducerea unei rezistențe active suplimentare crește impedanța circuitului rotor, ca urmare, curentul de pornire scade și cp-ul circuitului rotor crește, ceea ce duce la o creștere a componentei active a curentului rotor și, în consecință, la pornire. cuplul motorului.

De obicei, o rezistență secționată este introdusă în circuitul rotor al unui motor cu un rotor de fază, ale cărui etape sunt conectate prin contactoare de pornire. Calculul caracteristicilor de pornire reostatică se poate face după formula (6.39), folosind valoarea sK, corespunzător R2 b pentru fiecare treaptă de rezistență la pornire. Circuitul de pornire a rezistențelor suplimentare și caracteristicile mecanice reostatice corespunzătoare ale motorului sunt prezentate în fig. 6.8. Caracteristicile mecanice au un punct de mers ideal comun egal cu viteza de rotație a câmpului electromagnetic stator co, iar rigiditatea părții de lucru a caracteristicilor scade pe măsură ce rezistența activă totală a circuitului rotor crește (2 + /? ext).

La pornirea motorului, rezistența suplimentară totală /? 1ext. La atingerea turației la care cuplul motor L / se apropie de momentul de rezistență Domnișoară, o parte din rezistența de pornire este manevrat de contactorul K1, iar motorul comută la caracteristica corespunzătoare valorii rezistenței suplimentare /? 2ext. În acest caz, cuplul motorului este crescut la valoarea M2. Pe măsură ce motorul accelerează și mai mult, contactorul K2 scurtează a doua treaptă a rezistenței la pornire. După închiderea contactelor contactorului de scurtcircuit, motorul trece la caracteristica naturală și va funcționa la viteza corespunzătoare punctului 1.

Pentru a calcula caracteristicile de pornire, trebuie să setați valoarea cuplului M ( la care treptele rezistențelor de pornire sunt comutate M x = 1,2Domnișoară. Valorile de pornire ale cuplului M 2(Fig. 6.8) se găsesc prin formula, \u003d A /, unde T - numărul de pași.

Pentru a calcula etapele rezistenței de pornire, găsim rezistența nominală a rotorului R 2h \u003d 2n.lin /\u003e / 3 2n

Rezistenta la pas:

În motoarele cu inducție cu colivie, introducerea unei rezistențe suplimentare în circuitul rotorului este imposibilă. Cu toate acestea, același rezultat poate fi obținut prin utilizarea efectul deplasării curentului pe suprafața conductorului. Esența acestui fenomen este următoarea. Conform legii inducției electromagnetice, atunci când un curent alternativ trece printr-un conductor, în el este indus un EMF de autoinducție, îndreptat împotriva curentului:

Valoarea acestui EMF depinde de curent eu, frecvența și inductanța acestuia, determinate de caracteristicile mediului care înconjoară conductorul. Dacă conductorul este în aer, atunci permeabilitatea magnetică a mediului este foarte mică, prin urmare, inductanța este mică L.În acest caz, la o frecvență de 50 Hz co = / s, influența EMF de auto-inducție este nesemnificativă. Un alt lucru este atunci când conductorul este plasat în corpul circuitului magnetic. Apoi inductanța crește de multe ori și EMF de autoinducție, îndreptată împotriva curentului, joacă rolul unei rezistențe inductive care împiedică curgerea curentului.

Orez. LA 9. Proiectarea rotorului unui motor asincron cu colivie: A- cu o canelură adâncă; b - cu cușcă dublă; V- diagramă care explică efectul deplasării curentului

Luați în considerare manifestarea acțiunii EMF de autoinducție pentru cazul unui conductor (tijă de înfășurare a rotorului) plasat într-o canelură adâncă a circuitului magnetic al rotorului motorului (Fig. 6.9). ,A).Împărțim condiționat secțiunea tijei în trei părți, care sunt conectate în paralel. Curentul care curge prin partea inferioară a tijei formează un flux Ф, ale cărui linii magnetice de forță sunt închise de-a lungul circuitului magnetic. În această parte a conductorului, are loc un EMF mare de auto-inducție eLV curent opus 1 2 ani

Curent / 23 (Fig. 6.9, V), care curge de-a lungul părții superioare a tijei înfășurării rotorului formează un flux Ф 3, dar deoarece liniile de forță ale acestui flux sunt închise în aer pentru o parte semnificativă a lungimii lor, debitul Ф 3 va fi mult mai mic decât debitul Ф. De aici EMF e 1b va fi de multe ori mai mică decât eLV

Distribuția specificată a EMF de auto-inducție de-a lungul înălțimii tijei este tipică pentru modul în care frecvența curentului rotorului este mare - aproape de 50 Hz. În acest caz, deoarece toate cele trei părți ale barei rotorului sunt conectate în paralel (vezi Fig. 6.9, V), atunci curentul rotorului / 2 va merge de-a lungul părții superioare a tijei, unde există mai puțin EMF înapoi e L . Acest fenomen se numește deplasarea curentului la suprafața șanțului.În acest caz, secțiunea transversală efectivă a tijei prin care curge curentul va fi de câteva ori mai mică decât secțiunea transversală totală a tijei înfășurării rotorului. Astfel, rezistența activă a rotorului crește g 2 . Rețineți că, deoarece EMF de auto-inducție depinde de frecvența curentului (adică de alunecare), atunci rezistența g 2Și x 2 sunt funcții de alunecare.

La pornire, când alunecarea este mare, rezistența r 2 crește (se introduce o rezistență suplimentară în circuitul rotorului, parcă). Pe măsură ce motorul accelerează, alunecarea motorului scade, efectul de deplasare a curentului slăbește, curentul începe să se propage pe secțiunea transversală a conductorului, rezistența g 2 scade. Când se atinge viteza de funcționare, frecvența curentului rotorului este atât de mică încât fenomenul de deplasare a curentului nu mai afectează, curentul trece prin întreaga secțiune transversală a conductorului și rezistența. g 2 minim. Datorită acestei schimbări automate a rezistenței g 2, pornirea motoarelor asincrone cu colivie decurge favorabil: curentul de pornire este

5,0 ... 6,0 nominal, iar cuplul de pornire este 1,1 ... 1,3 nominal.

Este posibil să variați parametrii caracteristicilor de pornire ale unui motor asincron în timpul proiectării prin schimbarea formei canelurii, precum și a rezistenței materialului tijelor (compoziția aliajului). Alături de caneluri adânci, se folosesc caneluri duble, formând o cușcă dublă de veveriță (Fig. 6.9,6), și folosiți, de asemenea, șanțuri în formă de pară etc.

Pe fig. 6.10 prezintă caracteristicile mecanice tipice ale diferitelor modificări ale motoarelor asincrone cu colivie.

Orez. LA ORA 10. Caracteristici mecanice aproximative ale motoarelor asincrone cu colivie: a - varianta normala; 6 - cu alunecare crescută; V- cu cuplu de pornire crescut; g- macara și seria metalurgică

Motoare normale cu colivie folosit pentru a conduce o clasă largă de mașini și mecanisme de lucru, în primul rând pentru acționările care funcționează în mod continuu. Acest design se caracterizează prin eficiență ridicată și alunecare nominală minimă. Caracteristica mecanică în regiunea alunecărilor mari are de obicei o mică scădere, caracterizată printr-un cuplu minim M t (pag.

Motoare cu alunecare mare au o caracteristică mecanică mai moale și sunt utilizate în următoarele cazuri: când două sau mai multe motoare funcționează pe un arbore comun, pentru mecanisme (de exemplu, manivele) cu sarcină care se schimbă ciclic, când este recomandabil să se utilizeze energia cinetică stocată în părțile mobile ale acționării electrice pentru a depăși rezistența la mișcare și pentru mecanismele care funcționează în mod intermitent.

Motoare cu cuplu de pornire crescut Proiectat pentru mașini cu condiții dificile de pornire, cum ar fi transportoarele cu racletă.

Motoare pentru macara si serii metalurgice conceput pentru mecanisme care funcționează în regim intermitent cu porniri frecvente. Aceste motoare au o capacitate mare de suprasarcină, cuplu mare de pornire, rezistență mecanică crescută, dar performanță energetică mai slabă.

Calculul analitic al caracteristicilor mecanice ale motoarelor cu inducție cu colivie este destul de complicat, prin urmare, caracteristica poate fi construită aproximativ folosind patru puncte: la ralanti (5 = 0), la maximum M k, lansator M p si minim M t[n moment de la începutul lansării. Datele acestor puncte caracteristice sunt date în cataloage și cărți de referință pentru motoarele asincrone. Calculul părții de lucru a caracteristicii mecanice a unui motor asincron în scurtcircuit (cu alunecări de la 0 la 5 k) se poate face folosind formula Kloss (6.36), (6.39), deoarece efectul deplasării curentului în funcționare. modul aproape nu se manifestă.

Caracteristica mecanică completă a unui motor cu inducție în toate cadranele câmpului Domnișoară, prezentată în fig. 6.11.

Motorul asincron poate funcționa în trei moduri de frânare: frânare regenerativă și dinamică și frânare cu curent invers. Un mod de frânare specific este, de asemenea, frânarea cu condensator.

Frânare regenerativă regenerativă posibil atunci când viteza rotorului este mai mare decât viteza de rotație a câmpului electromagnetic al statorului, ceea ce corespunde unei valori negative de alunecare: oo>co 0 5

O valoare ceva mai mare a cuplului maxim în modul generator se explică prin faptul că pierderile în stator (la rezistență G ()în modul motor, cuplul pe arbore este redus, iar în modul generator, cuplul pe arbore trebuie să fie mai mare pentru a acoperi pierderile din stator.

Rețineți că în modul de frânare regenerativă, motorul asincron generează și furnizează putere activă în rețea, iar pentru a crea un câmp electromagnetic, motorul asincron în modul generator trebuie să schimbe și putere reactivă cu rețeaua. Prin urmare, o mașină asincronă nu poate funcționa ca generator autonom atunci când este deconectată de la rețea. Este posibil, totuși, să se conecteze o mașină asincronă la băncile de condensatoare ca sursă de putere reactivă.

Metoda de frânare dinamică: înfășurările statorului sunt deconectate de la rețeaua de curent alternativ și conectate la o sursă de tensiune continuă (Fig. 6.12). Când înfășurările statorului sunt alimentate de curent continuu, se creează un câmp electromagnetic care este staționar în spațiu, adică. viteza de rotatie a campului statoric cu dt = . Alunecarea va fi egală cu 5 DT = -co/co n, unde con n este viteza unghiulară nominală de rotație a câmpului statorului.

Orez. 6 .12 A- includerea frânării dinamice; b - la conectarea înfășurărilor într-o stea; V- la conectarea înfășurărilor într-un triunghi

Tipul de caracteristici mecanice (Fig. 6.13) este similar cu caracteristicile din modul de frânare regenerativă. Punctul de plecare al caracteristicilor este originea coordonatelor. Puteți regla intensitatea frânării dinamice prin schimbarea curentului de excitație / dt în înfășurările statorului. Cu cât curentul este mai mare, cu atât motorul dezvoltă cuplul de frânare mai mare. În acest caz, totuși, trebuie luat în considerare faptul că la curenți / dm > / 1n, saturația circuitului magnetic al motorului începe să afecteze.

Pentru motoarele asincrone cu rotor de fază, cuplul de frânare poate fi controlat și prin introducerea unei rezistențe suplimentare în circuitul rotorului. Efectul introducerii unei rezistențe suplimentare este similar cu cel care apare la pornirea unui motor asincron: datorită îmbunătățirii lui f, alunecarea critică a motorului crește, iar cuplul de frânare crește la viteze mari de rotație.

În modul de frânare dinamică, înfășurările statorului sunt alimentate de o sursă de curent continuu. De asemenea, trebuie avut în vedere că în circuitul de frânare dinamică, curentul / dt curge (când înfășurările sunt conectate la o stea) nu prin trei, ci prin două înfășurări de fază.

Pentru a calcula caracteristicile, este necesar să se înlocuiască curentul real / echivalent /, care, curgând prin înfășurări trifazate,

creează aceeași forță de magnetizare ca și curentul eu. Pentru schema din fig. 6.12 ,6 1 =0,816/ , iar pentru circuitul din fig. 6.12 , în I =0,472/ .

O formulă simplificată pentru un calcul aproximativ al caracteristicilor mecanice (fără a lua în considerare saturația motorului) este similară cu formula Kloss pentru modul motor:

Unde - moment critic in modul de franare dinamica;

Trebuie subliniat faptul că alunecarea critică în modul de frânare dinamică este semnificativ mai mică decât alunecarea critică în modul motor, deoarece . Tensiunea sursei de curent continuu va fi semnificativ mai mică decât tensiunea nominală și aproximativ egală cu dt = (2, ... 4) / eq.

Din punct de vedere energetic, în modul de frânare dinamică, motorul asincron funcționează ca un generator sincron, încărcat de rezistența circuitului rotor al motorului. Toată puterea mecanică furnizată arborelui motorului în timpul frânării este convertită în putere electrică și este utilizată pentru a încălzi rezistența circuitului rotorului. Frânare inversă poate fi in doua cazuri:

• atunci când, în timpul funcționării motorului, este necesară oprirea de urgență a acestuia și, pentru aceasta, se modifică ordinea alternanței fazelor a alimentării cu energie a înfășurărilor statorice ale motorului;
• atunci când sistemul electromecanic se mișcă într-o direcție negativă sub acțiunea sarcinii de coborâre, iar motorul este pornit în direcția de urcare pentru a limita viteza de coborâre (modul de sarcină de tragere).

În ambele cazuri, câmpul electromagnetic al statorului și al rotorului motorului se rotesc în direcții diferite. Alunecarea motorului în pro-

anti-incluziune este întotdeauna mai mare decât unu:

În primul caz (Fig. 6.14), motorul care funcționează la punctul 1, după modificarea ordinii secvenței fazelor motorului, intră în modul de frânare în punctul G, iar viteza de antrenare scade rapid sub acțiunea cuplului de frânare. M Tși statică Domnișoară. Când decelerați la o viteză apropiată de zero, motorul trebuie oprit, altfel va accelera în sensul opus de rotație.

Orez. 6.14.

În al doilea caz, după eliberarea frânei mecanice, motorul, pornit în sens ascendent, sub acțiunea gravitației sarcinii coborâte, se va roti în sens opus cu o viteză corespunzătoare punctului 2. Funcționarea în modul de opoziție sub acțiunea sarcinii de tragere este posibil la utilizarea motoarelor cu rotor de fază. În acest caz, în circuitul rotorului este introdusă o rezistență suplimentară semnificativă, care corespunde caracteristicii 2 din Fig. 6.14.

Din punct de vedere energetic, modul de opoziție este extrem de nefavorabil. Curentul în acest mod pentru motoarele asincrone cu colivie depășește curentul de pornire, atingând o valoare de 10 ori. Pierderile în circuitul rotor al motorului sunt suma pierderilor din scurtcircuitul motorului și a puterii care este transferată arborelui motorului în timpul frânării: A P n = L/T co 0 + M t (aproximativ.

Pentru motoarele cu cușcă veveriță, modul anti-comutare este posibil doar pentru câteva secunde. La utilizarea motoarelor cu rotor de fază în regim de opoziție, este obligatorie includerea unei rezistențe suplimentare în circuitul rotorului. În acest caz, pierderile de energie rămân aceleași semnificative, dar sunt efectuate din volumul motorului în rezistențele rotorului.