Параметры трехфазного асинхронного двигателя

Параметры асинхронного двигателя

Для того чтобы определить возможности и способ применения асинхронного двигателя, необходимо знать его характеристики. Полный список параметров можно найти в справочнике, каталоге или обратиться на завод изготовитель. Наиболее важные данные приводятся в паспорте двигателя. Паспорт, часто его называют «шильдик», двигателя представляет собой небольшую металлическую табличку, прикрепленную к корпусу двигателя.

Номинальные параметры двигателя это параметры, которые двигатель сможет выдерживать в течении всего срока эксплуатации. К номинальным (паспортным) данным двигателя относятся:

• Мощность на валу или механическая Рн;
• Напряжение обмотки статора Uн;
• Ток статора Iн;
• Частота напряжения сети fн;
• Частота или скорость вращения ротора nн, об/мин;
• Номинальный КПД ηн;
• Коэффициент мощности cos φн;

В паспорте АД обычно приводят два значения напряжения, например 380/220 В. Меньшее значение напряжения (220 В) это фазное напряжение обмотки статора. Большее значение напряжения относится к соединению обмотки статора в звезду, меньшее в треугольник. Соответственно указывают два значения тока статора. В каталогах приводят также:

• Кратность пускового тока Iп/Iн;
• Кратность пускового момента μп= Мп/Мн;
• Кратность максимального момента μм = Mм/Мн;

Кратность максимального момента называется перегрузочной способностью двигателя. Для АД с фазным ротором указывают на паспорте также напряжение между контактными кольцами при разомкнутой обмотке ротора U2н и номинальный ток в обмотке ротора I2н. Величина, характеризующая степень отставания скорости вращения ротора АД n от синхронной скорости n1 называется скольжением.

Скольжение иногда выражают в процентах:

Скорость вращения ротора, об/мин:

Номинальной скорости вращения двигателя nн соответствует номинальное скольжение Sн, которое составляет несколько процентов. Следовательно, скорость вращения ротора в номинальном режиме весьма близка к синхронной. Приведем для примера соотношения синхронной и номинальных скоростей серийных двигателей n1/n : 3000/2970, 1500/1460, 1000/970 и т.д. Частота электродвижущей силы ЭДС, наведенной в роторе, и тока ротора, Гц:

Если обмотки статора и ротора имеют соответственно числа витков W1, и W2 и обмоточные коэффициенты K1, и K2, то для ЭДС получим следующие соотношения:

для ЭДС, наведенной в обмотке статора, В:

для ЭДС, наведенной в обмотке ротора в момент пуска, В:

для ЭДС, наведенной в обмотке ротора при его вращении, В:

Как видно из последнего соотношения, чем выше скорость вращения ротора (т.е. чем меньше скольжение), тем меньше ЭДС, наводимая в его обмотке. И напротив, наибольшая ЭДС наводится в роторе в момент пуска, когда ротор еще неподвижен, а скольжение равно 1. Этому режиму соответствует пусковой ток, который превышает номинальный ток серийных АД в 5-7 раз.

Двигатель, подключенный к сети, потребляет из нее активную и реактивную мощности. Активная мощность идет на создание полезной механической мощности на валу и покрытие потерь в двигателе: на нагрев обмоток, потери в стали, механические потери.

Активная мощность двигателя, Вт:

Механическая мощность на валу двигателя, Вт:

Где М — вращающий момент двигателя.

Реактивная мощность двигателя идет на намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля, вар:

Расчетные формулы основных параметров асинхронных двигателей

В таблице 1 представлены расчетные формулы для определения основных параметров асинхронных двигателей.

В данной таблице собраны все формулы, которые касаются расчета параметров асинхронных двигателей.

Используя формулы из данной таблицы, вам больше не придется искать нужную формулу в различных справочниках.

Таблица 1 — Расчетные формулы для определения основных параметров асинхронных двигателей

1. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева, 2004 г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Исходные данные: Требуется обеспечить питание двух трансформаторов ТМ-4000/10 от подстанции. Линия.

В наше время все большей популярностью пользуются автоматические выключатели (АВ) как иностранных так.

Выбор мощности трансформатора собственных нужд 6(10)/0,4 кВ строго соответствует методике расчета.

В данной статье будет рассматриваться расчет объема маслоприемника без отвода масла для.

В данной статье речь пойдет о принципе действия и из каких составных частей состоит УЗО. Устройство.

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Расчет параметров трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель с коротко-замкнутым ротором серии 4А имеет технические данные, при­веденные в табл. 4. Определить высоту оси вращения h, число полюсов 2р, скольжение при номинальной нагрузке s_H0M, момент на валу М_ном, начальный пусковой М_п и максимальный

М _max момен­ты, номинальный и пусковой токи I_H0M и I_п в питающей сети при соединении обмоток статора звездой и треугольником.

Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором марки А02-82-6 имеет следующие паспортные данные: напряжение
U=220 /380 В, номинальная мощность Р₂ = 40 кВт, частота вращения п₂=980 об/мин, КПД η=91,5%, коэффициент мощности cos φ=0,91, кратность пу­скового тока К_I = 5, кратность пускового момента K_M = l,l, перегрузочная способность двигателя λ= 1,8. Определить число пар полюсов, номинальное сколь­жение, номинальные максимальный и пусковой вра­щающие моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмотки статора в «тре­угольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагружен­ного двигателя, если подводимое напряжение на 10% ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети с напряжением U=220. В?

Решение. Для определения числа пар полюсов можно воспользоваться маркировкой двигателя, ча­стотой вращения магнитного поля или ротора.

Если известна маркировка, то последнее число в марке двигателя означает количество полюсов. В данном двигателе шесть полюсов; следовательно, три пары. При известной частоте вращения магнит­ного поля число пар полюсов определяем по формуле

По этой же формуле определяем число пар полюсов, если задана частота вращения ротора, но в этом случае получаемый результат округляем до ближайшего целого числа. Например, для заданных условий р = 60//п₂ = 3000/980 = 3,06; отбросив сотые доли, получаем число пар полюсов двигателя—3.

Частота вращения магнитного поля

Номинальное значение скольжения

Мощность, потребляемая двигателем,

Номинальный вращающий момент двигателя

М_max = λ*.М _ном = 1,8 • 389,8 = 701,6 Н • м.

Для определения фазных, линейных и пусковых токов (фазными являются токи в обмотках статора, линейными—токи в подводящих проводах) нужно учесть следующее: если двигатель рассчитан на работу от сети переменного тока с напряжением, 220/380 В, то это значит, что каждая фаза обмотки статора рассчитана на напряжение 220 В. Обмотку необходимо включить по схеме «треугольник», если в сети линейное напряжение U=220 В, и по схеме «звезда», если в сети линейное напряжение U=380 В.

Определяем фазный, линейный и пусковой токи при линейном напряжении U=220 В и соединении обмотки статора по схеме «треугольник».

Фазный ток в обмотке статора

Найдем значения фазных, линейных и пусковых токов, если обмотки статора включены по схеме «звезда» и подключены к сети с линейным напряже­нием U=38О В.

Значение фазного тока найдем из формулы мощ­ностей для линейных значений токов и напряжений

При соединении обмоток в «звезду» линейный ток

Из сопоставления фазных, линейных и пусковых токов при различных соединениях обмоток можно заметить, что фазные токи оказались практически одинаковыми, а линейные и пусковые — различными.

Для определения возможности пуска в ход двигате­ля, находящегося под номинальной нагрузкой и пони­женным напряжением, необходимо определить пуско­вой вращающий момент при пониженном напряжении.

В соответствии с формулой M=CU 2 вращающий момент двигателя пропорционален квадрату подво­димого напряжения. При понижении напряжения на 10% вращающий момент

M’=C U_ном = C<0,9U_HOM) 2 = 0,81 х М_аоы=0,81x 389,8 = 315,74 Н • м. Соответствен­но пусковой момент

М’_п =К_М* М’= 1,1*315,74 = 347,3 Н-м, что меньше тормозного момента на валу на 42,5 Н • м, т.е. пуск невозможен.

Для понижения пусковых токов часто пуск асинхронных двигателей осуществляют при понижен­ном напряжении. Двигатели, работающие при со­единении обмоток статора по схеме «треугольник», пускают без нагрузки путем переключения обмоток со «звезды» на «треугольник». Определить пусковой момент двигателя при данном виде пуска.

В момент пуска обмотки находятся под напряжени­ем

U_Ф = U_л/ = 220/1,73 = 127 В, что составляет 57,7% U_ном,

пусковой момент при переключении обмо­ток

М _п = C*U 2 = C (0,57U_HOM) 2 = 0_.33CU _ном =128,8 Н-м, т. е. в три раза меньше номинального значения.

Краткие теоретические сведения. Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель

Целью работы является изучение работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и снятие его механической и рабочей характеристик.

Краткие теоретические сведения

Простота конструкции, надежность в работе, экономичность и невысокая стоимость являются основными причинами широкого использования асинхронных двигателей в промышленности.

Частота вращения магнитного поля статора n₁ определяется по формуле

n₁ = , об/мин (1)

где f₁ — частота сети, Гц;

р — число пар полюсов.

Разность в частотах вращения ротора n₂ и поля статора n₁ выражают скольжением

s = (2)

Скольжение возрастает с увеличением нагрузки на валу двигателя. У современных двигателей в зависимости от серии и назначения скольжение при номинальной нагрузке составляет 2…8%. При холостом ходе скольжение составляет всего 0,1…0,3%.

Если считать скольжение при номинальной нагрузке s _н равным 5%, то можно указать частоты вращения ротора асинхронных двигателей при питании от сети с f = 50 Гц.

Асинхронные двигатели малой и средней мощности, благодаря возможности соединения обмоток статора по схеме Y/Δ или Δ/ Y, могут работать при питании от двух соответствующих напряжений 380/220 В.

На заводском щитке двигателя это обозначается как

Простейшим способом пуска в ход двигателя с короткозамкнутым ротором и номинальной мощностью до 100 кВт является непосредственное включение обмотки статора в трехфазную цепь.

Частота вращения ротора двигателя может быть выражена формулой

n₁ = (1– s ₁), об/мин. (3)

Электрическая мощность Р₁, потребляемая асинхронным двигателем от сети, расходуется на полезную мощность Р₂ на валу и потери мощности на нагрев обмоток статора и ротора ΔР_э1 и ΔР_э2, потери в магнитопроводе статора и в стали ротора от вихревых токов и на гистерезис ΔР_ст и на потери от трения в подшипниках ΔР_тр.

Таким образом,баланс мощности в двигателе выразится так

Активная мощность двигателя, потребляемая из сети, вычисляется по формуле

где Р_1ф = U_1ф ∙ I₁ – мощность одной фазы, измеренная ваттметром, Вт.

Механическая мощность, развиваемая на валу двигателя, Р_мех складывается из полезной мощности на валу Р₂ и потерь на трение Р_тр

Механическая мощность может быть определена по формуле

где М – вращающий момент, Нм;

n₂ – частота вращения ротора, обмин.

Магнитные потери в магнитопроводе статора, т.е. потери в стали ΔР_ст, практически не изменяются при увеличении нагрузки на валу Р₂ и называются постоянными.

С другой стороны, потери на нагрев обмоток статора и ротора, т.е. потери в меди ΔР_э зависят от нагрузки и называются переменными.

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя η определяется как отношение полезной мощности на валу Р₂ к потребляемой из сети Р₁

η = = (8)

Полезная мощность двигателя на валу Р₂ может быть определена по формуле

Р₂ = М ∙ ω = М ∙ , Вт (9)

η = = = , (11)

где U_1ф, В; I_1ф, А; Cos φ_ф – напряжение, ток и коэффициент мощности фазы двигателя.

Р₁ – потребляемая активная мощность двигателя.

Коэффициент мощности Cos φ_ф зависит от нагрузки на валу двигателя и определяется отношением активной мощности к полной мощности фазы статора двигателя

Cos φ_ф = = (12)

В лабораторной работе коэффициент мощности Cos φ измеряется непосредственно фазометром, а также может быть вычислен по показаниям ваттметра, вольтметра и амперметра, включенных в фазу двигателя (рис.1).

Основной характеристикой асинхронного двигателя, называемой механической, является зависимость n₂ = f (M), т.е. зависимость частоты вращения ротора двигателя от вращающего момента (рис.1).

Рис.1. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Вращающий момент асинхронного двигателя определяют по формуле

М = , Нм (13)

где U_1ф – фазное напряжение обмотки статора, В;

n₁ – синхронная частота вращения магнитного поля статора, об/мин;

р – число пар полюсов;

R₁, R₂ ’ , Х_к – параметры схемы замещения асинхронного двигателя, Ом (рис.2).

Рис.2. Схема замещения асинхронного двигателя.

Вращающий момент асинхронного двигателя в лабораторной работе измеряется по щкале электромагнитного тормоза, соединенного с валом двигателя, в г∙см (1 Нм = 9800 г∙см).

Вращающий момент асинхронного двигателя зависит от величины подводимого к фазе статора напряжения в квадрате , скольжения s, частоты тока в статоре f₁ и конструктивных параметров двигателя (числа пар полюсов, активного сопротивления обмоток двигателя и т.д.).

Меняя значение скольжения s при остальных постоянных в формуле вращающего момента можно получить различные значения моментов М_н, М_кр, М_п , показанных на естественной механической характеристике (рис.1) .

Номинальный вращающий момент М_н может быть определен по формулам

М_н = 9,55 , Нм (14)

М_н = 9,55 , Нм (15)

Наиболее полно и наглядно свойства асинхронного двигателя выявляются с помощью рабочих характеристик.

К рабочим характеристикам относятся зависимость частоты вращения ротора n₂, вращающего момента М, скольжения s тока фазы статора I_1ф, коэффициента мощности Сos φ и к.п.д. двигателя от полезной мощности на валу Р₂ при U₁ = Const и f₁ = Const.

При повышении Р₂ величина скольжения s увеличивается, т.к. при увеличении нагрузки на валу частота вращения ротора уменьшается (рис.3).

Рис.3. Зависисмость величины скольжения от полезной мощности на валу.

При холостом ходе, когда Р₂ = 0 , частота вращения ротора n₂ может быть принята равной частоте вращения магнитного поля статора n₁ и s = 0.

Рис.4. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Вращающий момент М на валу ротора можно считать состоящим из полезного момента, расходуемого на совершение полезной работы, и момента холостого хода М₀, расходуемого на преодоление трения. Эта доля вращающего момента практически не зависит от нагрузки на валу Р₂.

Таким образом, можно считать, что М ≈ . Если бы частота вращения ротора была постоянной, то рабочая характеристика была бы линейно возрастающей. В действительности же частота вращения ротора n₂ уменьшается при увеличении Р₂, в связи с этим характеристика М = f (Р₂) нелинейна и вращающий момент М быстро нарастает с увеличением Р₂ (рис.5).

Если не учитывать ток холостого хода двигателя, составляющий 7…8% от I_1ф , то ток в фазе статора пропорционален полезной мощности Р₂ и увеличивается при ее повышении. При холостом ходе Р₂ = 0 и I_1ф = I₁₀ (рис. 5).

При холостом ходе двигателя коэффициент мощности Cos φ двигателя мал и обычно не превышает 0,2, но затем при увеличении нагрузки на валу Р₂ он быстро растет и достигает максимума при мощности, близкой к номинальной (рис. 6). Это происходит потому, что при возрастании нагрузки активная мощность Р₁, потребляемая из сети, увеличивается, а реактивная мощность Q₁ почти не изменяется. Вследствие этого главный магнитный поток практически остается постоянным. При нагрузках больше номинальных Cos φ снижается в связи со значительным ростом реактивных мощностей, связанных с влиянием потоков рассеяния.

Анализируя зависимость η = f (Р₂) , можно видеть, что при изменении нагрузки на валу Р₂ постоянные потери ΔР_тр и ΔР_ст практически не изменяются, а начальный момент увеличение потерь в активном сопротивлении обмоток ΔР_э значительно меньше роста полезной мощности на валу. При Р₂ = Р_2н постоянные потери ΔР_тр и ΔР_ст становятся равными переменным ΔР_э , а доля потерь в энергетическом балансе уже становится соизмеримой с Р₂ . Вследствие этого к.п.д. начинает несколько уменьшаться (рис. 7).

План работы.

1. Ознакомиться с конструкцией асинхронного двигателя, типами измерительных приборов, устройством электромагнитного тормоза. В форму, предусмотренную отчетом по лабораторной работе, записать технические данные используемых приборов и электрооборудования.

2. Собрать электрическую схему (рис. 8) и предъявить ее для проверки преподавателю или лаборанту.

3. После проверки схемы поставить регулятор автотрансформатора (АТ) в положение «0» и включить выпрямитель.

4. Включить фототахометр и нажать кнопку «Пуск» на электрическом стенде.

5. При помощи автотрансформатора (АТ) изменить момент сопротивления электромагнитного тормоза в пределах 0…0,01 Нм (0,100.200,300,400,500,600,700,800,900,1000 г∙см).

6. Измерить по приборам следующие величины: напряжение на фазе двигателя U_1ф по вольтметру V, ток в фазе I_1ф по амперметру А1, потребляемую фазой двигателя активную мощность P_1ф по ваттметру W, частоту вращения ротора n по фототахометру.

Измерения произвести для 11 различных моментов сопротивления на валу двигателя.

Рабочие характеристики трехфазного асинхронного двигателя

Рабочими характеристиками называются зависимости мощ­ности Р₁скольжения s, тока в фазе статора I₁, КПД η и cosφ₁ от полезной мощности Р₂при U₁= const и f₁ = const.

Характеристики строятся для зоны практически устойчи­вой работы двигателя, т.е. до значений скольжений(1,1. 1,2)%. Опытным путем характеристики получают путем изменения нагрузки на валу двигателя при помощи вспомогательного нагрузочного устройства, из которых предпочтительным являет­ся генератор постоянного тока независимого возбуждения. Непосредственно измеряют момент, скорость вращения, ток ста­тора, мощность, потребляемую из сети. Скольжение, КПД и ко­эффициент мощности определяют расчетным путем по соот­ношениям, приведенным выше.

Рабочие характеристики, построенные в относительных единицах, представлены на рис. 3.16.

Зависимость s(P₂) практически линейна и кривая слабо наклонена к оси абсцисс, поскольку s_H ≈ (0,08. 0,1) и момент практически линейно зависит от скольжения.

Зависимость Р₁ (Р₂) также близка к линейной, как и зависи­мость I₁(Р₂). Это свидетельствует о том, что активная состав­ляющая тока пропорциональна полезной мощности Р₂. Реак­тивная составляющая тока в диапазоне рабочих нагрузок ме­няется мало, поскольку она определяется током холостого хода I₀, который составляет 20. 40% от номинального тока. Поэтому зависимость I₁(P₂) выходит не из начала координат.

Зависимость cosφ₁ = f(P₂) показывает, что при малых на­грузках cosφ₁ имеет низкие значения (0,1. 0,3). С увеличением нагрузки cosφ₁ увеличивается, достигая максимума (0,75. 0,9) при нагрузке, близкой к номинальной. С ростом нагрузки и мощности активная составляющая мало изменяется по срав­нению с режимом холостого хода. При дальнейшем росте нагрузки cosφ₁ снижается из-за роста потоков рассеяния об­моток.

Зависимость η(Р₂) имеет такой же характер, как и у транс­форматора. Максимум КПД имеет место при нагрузках, немно­го меньших, чем номинальное значение. При дальнейшем уве­личении нагрузки КПД снижается из-за роста электрических потерь, которые пропорциональны квадратам токов статора и ротора.

Из анализа рабочих характеристик следует, что при малых нагрузках работа двигателя неэффективна, он имеет малые значения КПД и коэффициента мощности. С другой стороны, если двигатель перегружен, то эффективность его работы также снижается, но сверх того, он испытывает повышенный нагрев, а условия охлаждения, напротив, ухудшаются, поскольку интенсивность охлаждения зависит от куба скорости враще­ния вентилятора на валу двигателя. Поэтому, выбирая двига­тель для конкретного механизма, следует как можно точнее рассчитывать его мощность.

Способы пуска и регулирования

Частоты вращения АД.

Пусковые свойства асинхронных двигателей в основном определяются следующими величинами: пусковым током, пус­ковым моментом, плавностью и экономичностью процесса пус­ка, длительностью пуска. В каталогах обычно указывается кратность пускового тока I_П/I_Н и пускового момента М_П/М_Н.Кроме того, пусковые свойства асинхронного двигателя опре­деляются особенностями его конструкции, в частности устрой­ством ротора, который может быть с обычной короткозамкнутой обмоткой, с глубокопазной короткозамкнутой обмоткой, с фазным ротором.

Различают три вида пуска: прямой, пуск с пониженным напряжением на статоре, реостатный пуск (для двигате­лей с фазным ротором).

Прямой пуск наиболее простой и чаще всего применяет­ся для пуска двигателей с короткозамкнутым ротором. Необ­ходим лишь коммутирующий аппарат — рубильник или маг­нитный пускатель, а для двигателя высокого напряжения — масляный выключатель. Пуск происходит путем непосредствен­ного подключения обмотки статора к сети. При прямом пуске двигателя кратность пускового тока велика и составляет при­мерно 5,5. 7 (для двигателей мощностью 0,6. 100 кВт при синхронной скорости 750. 3000 об/мин). Кратковременный толчок пускового тока относительно безопасен для двигате­ля, но вызывает увеличение потери напряжения в сети и может неблагоприятно сказаться на других потребителях энергии, присоединенных к той же сети. Поэтому допустимая номи­нальная мощность асинхронных двигателей при прямом пуске зависит от мощности распределительной сети. В мощных се­тях допускается прямой пуск двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью и до 1000 кВт, но в большинстве случаев эта мощность не превышает 100 кВт.

У двигателей общепромышленного исполнения с короткозамкнутой обмоткой ротора кратность пускового момента лежит в пределах 1,2. 2,5. Таким образом, двигатель при пуске имеет большую силу тока, а развивает относительно не­большой пусковой момент.

Пуск с пониженным напряжением на статоре. Ис­пользуется для мощных двигателей с целью ограничения пус­кового тока. Используют для этой цели реакторы (трехфаз­ные катушки индуктивности), автотрансформаторы (рис. 3.17).

Рис. 3.17. Схема пуска короткозамкнутого двигателя: а — с помощью реактора; б — при помощи автотрансформатора

Для уменьшения пускового тока можно на начальном эта­пе пуска понизить напряжение на зажимах статора, включив последовательно с обмоткой статора трехфазное индуктив­ное сопротивление — реактор Р (рис. 3.17,а). При пуске за­мыкается выключатель В1, и, таким образом, осуществляется последовательное соединение реактора и двигателя МА. Когда скорость двигателя приближается к номинальной, замыкается выключатель В2, который закорачивает катушку и подает на­пряжение сети непосредственно на статор МА. Уменьшение пускового тока, создаваемое понижением напряжения на стато­ре, вызывает уменьшение пускового момента, пропорциональ­ного квадрату напряжения на статоре. Например, при таком пуске уменьшение пускового тока в 2 раза будет сопровож­даться уменьшением пускового момента в 4 раза. Во многих случаях при пуске двигателя под нагрузкой такое понижение момента недопустимо, двигатель не сможет преодолеть ме­ханический момент торможения на валу.

Еще менее выгодно применение вместо реактора активно­го сопротивления поскольку это связано с дополнительными потерями энергии в реостате.

Для мощных двигателей часто применяется пуск при помо­щи автотрансформатора (рис. 3,17,б). Пуск происходит в два этапа: на первом этапе переключатели П1-ПЗ находятся в по­ложении 1. На двигатель МА подается пониженное фазное напряжение, и пусковой ток уменьшается пропорционально коэффициенту трансформации, но пусковой ток в сети меньше пускового тока двигателя в k раз. Следовательно, понижение напряжения автотрансформатором в к раз уменьшает пуско­вой ток в сети в k 2 раз. В то же время пусковой момент, пропорциональный квадрату напряжения, уменьшается в k 2 раз. Таким образом, пусковой момент уменьшается пропорциональ­но линейному пусковому току, тогда как при реостатном пуске момент уменьшается пропорционально квадрату пускового тока. Например, при понижении напряжения автотрансфор­матором вполовину пусковой ток сети понизится в 2 раза и в 2 раза понизится и пусковой момент. На втором этапе пере­ключатели П1-ПЗ переводятся в положение 2 и к статору подводится полное напряжение сети.

Рис. 3.18. Расположение на щитке зажимов начал и концов обмотки

Следует отметить, что для машин переменного тока, раз­работанных после 1 января 1987 г., установлена система обо­значений выводов обмоток (ГОСТ 26772-85), соответствующая международным стандартам: фаза A: U1w U2, фаза В: V1 и V2, фаза С: W1 и W2. При соединении обмотки в «звезду» внут­ри двигателя используют обозначения выводов: U, V, W (N — если нейтраль выведена); при соединении обмотки в «тре­угольник»: U, V, W. Линейные провода на схеме обозначаются соответственно: L1, L2w L3.

Хорошими пусковыми свойствами обладает асинхронный двигатель с двойной беличьей клеткой. В таком двигателе короткозамкнутая обмотка ротора выполнена в виде двойной беличьей клетки, т. е. короткозамкнутый ротор снабжается двумя клетками, лежащими в теле ротора одна над другой: нижней — рабочей / и верхней — пусковой 2 (рис. 3.19,а). Стержни нижней клетки имеют обычно большее сечение (рис. 3.19,б). Таким образом, активное сопротивление верхней клетки значительно больше активного сопротивления нижней клетки (в 4—5 раз). Обе клетки

Рис. 3.19. Ротор с двойной беличьей клеткой (а) и сечения верхнего и нижнего стержней (б)

В первый момент пуска двигателя (пока g = 1) частота токов в роторе равна частоте сети; в этих условиях полное сопротивление внутренней клетки обусловливается главным образом ее большим индуктивным сопротивлением. Таким образом, при пуске двигателя в роторе имеет место явление вытеснения тока из внутренней беличьей клетки. В то же время полное сопротивление наружной клетки является пре­имущественно активным сопротивлением и создает большой пусковой момент, как это имеет место и у двигателя с контактными кольцам при включении пускового активного со­противления. Отношение токов верхней и нижней клеток за­висит от отношения полных сопротивлений этих клеток; обыч­но при пуске ток нижней клетки значительно меньше тока верхней клетки.

По мере разгона ротора частота токов в нем уменьшается, уменьшается и влияние индуктивного сопротивления на рас­пределение токов. При номинальной скорости вращении час­тота токов ротора имеет значение порядка 1 Гц; в этих усло­виях индуктивные сопротивления весьма малы и распределе­ние токов между клетками ротора определяется отношением активных сопротивлений клеток, поэтому большая часть тока проходит по нижней, рабочей клетке, а результирующее актив­ное и полное сопротивления ротора в таких условиях малы, как у обычного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Таким образом, у двигателей с двойной беличьей клеткой активное сопротивление обмотки ротора в целом изменяется в зависимости от изменения скольжения — оно велико при пуске и мало при номинальной скорости. Благодаря этому двигатель с двойной беличьей клеткой, по сравнению с обыч­ным двигателем, имеющим короткозамкнутый ротор, развивает повышенный пусковой вращающий момент при пониженном пусковом токе.

Двигатель с глубоким пазом ротора также обладает повы­шенным пусковым моментом. Это обусловлено также явлени­ем вытеснения тока и представляет собой упрощенный вариант двигателя с двойной клеткой. Обмотка ротора этого дви­гателя изготовляется из прямоугольных стержней малой ши­рины и большой высоты, которые помещаются в соответствующие глубокие пазы в стали ротора или заливаются в них.

Рис. 3.20. Стержень ротора и распределение магнитного

поля в глубокопазном ротаре

Переменный ток распределя­ется по сечению проводника в об­щем случае неравномерно; это явление использовано в данном двигателе. На рис. 3.20 показа­но поле рассеяния, замыкающее­ся поперек глубокого паза, когда по стержню обмотки проходит ток.

Часть стержня, лежащая в глубине паза, сцеплена с боль­шим потоком рассеяния, чем верх­няя часть того же стержня. Вслед­ствие этого при пуске двигателя в повышенное реактивное сопротивление нижней части стерж­ня вызывает вытеснение тока ротора в верхнюю часть сечения стержня. Это эквивалентно уменьшению сечения стержня и увеличению активного сопротивления обмотки ротора, благо­даря чему повышается пусковой момент двигателя и уменьша­ется пусковой ток.

При рабочей скорости двигателя индуктивное сопротивле­ние становится незначительным благодаря уменьшению часто­ты, ток распределяется по сечению стержня почти разномерно и двигатель работает, как обычный короткозамкнутый.

Двигатель с глубоким пазом ротора в конструктивном от­ношении проще двигателя с двойной клеткой и получил широ­кое применение.

Рис. 3.21. Схема соединения обмоток статора и ротора

асинхронного двигателя с фазным ротором (а)

и механические характеристики двигателя при увеличении

пускорегулирующего сопротивления от 0 до R3 (б)

При изменении добавочного сопротивления в цепи ротора максимальный момент двигателя не изменяется, поскольку он не зависит от активного сопротивления ротора, увеличение сопротивления только смещает его в сторону большего сколь­жения. Выключение ступеней пускового реостата заставляет двигатель переходить с одной характеристики на другую.

Сопротивления реостата обычно выводят на контакты, бла­годаря чему при пуске момент двигателя и ток изменяются по ступенчатой кривой (рис. 3.21,б), число ступеней которой определяется числом контактов пускового реостата. Чем бли­же пусковой момент к максимальному моменту, тем больше будет и пусковой ток. По этой причине лишь для особо тяже­лых условий пуска реостат подбирается так, чтобы пусковой момент был равен максимальному.

Пусковой реостат должен в течение времени пуска, не перегреваясь, поглощать мощность, примерно равную мощно­сти двигателя. Следовательно, размеры пускового реостата определяются частотой пусков. В ряде случаев пусковые рео­статы выполняются с масляным охлаждением.

Таким образом, применение пускового реостата значитель­но улучшает пусковые условия асинхронного двигателя, повы­шая пусковой момент и уменьшая толчок тока. Однако, с дру­гой стороны, двигатель с фазной обмоткой ротора дороже двигателя с короткозамкнутой обмоткой, усложняется его об­служивание, что следует иметь в виду при подборе двигателя для конкретных механизмов.

Технические характеристики трехфазных электродвигателей

Технические характеристики электродвигателей

Технические характеристики, они же паспортные данные электродвигателя — это характеристики которые указываются заводом-изготовителем на шильдочке прикрепляемой к корпусу электродвигателя.

В случае если шильдик с паспортными данными не сохранился характеристики электродвигателя можно определить расчетным путем.

Шильдик с характеристиками (паспортными данными) электродвигателя:

И так, какую же информацию мы видим на шильдике электродвигателя? Разберем каждый параметр в отдельности:

Сначала указывается тип, марка и заводской номер электродвигателя, на этом мы останавливаться не будем. Далее по пунктам:

3Ф — трехфазный электродвигатель.

— переменный ток сети.

• 50 Hz — частота тока сети 50 Гц (Герц).
• У каждого электродвигателя имеется возможность соединения его обмоток по схеме треугольник — обозначается: Δ, либо по схеме звезда — обозначается Y в зависимости от схемы соединения обмоток меняются и такие его характеристики как напряжение сети и ток сети. Например, в нашем случае: Δ/ Y 220/380 V 2,8/1,8 А — это значит, что при схеме соединения «треугольник» Δ — электродвигатель подключается на напряжение 220 Вольт и потребляет из сети 2,8 Ампера, а при схеме соединения «звезда» Y- подключается на напряжение 380 Вольт и потребляет из сети 1,8 Ампера. Подробнее о схемах соединения обмоток электродвигателя вы можете прочитать в этой статье.
• Мощность на валу электродвигателя в килоВаттах, в нашем случае — 0,55 кВт.
• Частота вращения вала электродвигателя, в нашем случае 1360 оборотов в минуту.
• Коэффициент полезного действия (КПД) — это процентное соотношение мощности отдаваемой электродвигателем, т.е. мощности на валу и мощности потребляемой электродвигателем из сети. Например: если мощность электродвигателя 8 кВт, а его КПД — 80%, то из сети он потребляет 10кВт, остальные 2 кВт тратятся на нагрев обмоток электродвигателя, потери на трение в подшипниках и т.д.
• Коэффициент мощности — это отношение активной мощности к полной, он показывает, насколько сдвигается по фазе переменный ток, протекающий через нагрузку, относительно приложенного к ней напряжения.
• Режим работы электродвигателя. Всего ГОСТом предусмотрено 8 режимов работы (S1-S8), S1 — самый распространенный из них, данный режим подразумевает продолжительную работу электродвигателя, без частых остановок и запусков. Описание всех режимов работы электродвигателей представлено в следующей таблице:

1. Класс внутренней защиты корпуса, в нашем случае IP54 — пылезащищенный корпус с защитой от водяных брызг. Подробнее о том как расшифровывать Коды классов внутренней защиты вы можете прочитать в этой статье.
2. Класс изоляции обмоток электродвигателя — показывает до каких температур может нагреваться электродвигатель в процессе работы без вреда для изоляции его обмоток.

Всего есть семь классов изоляции по нагревостойкости:

2. Таблица технических характеристик электродвигателей аир

Ниже представлены технические характеристики асинхронных электродвигателей серии АИР, кроме того вы можете самостоятельно произвести расчет характеристик электродвигателя с помощью онлайн калькулятора.

ПРИМЕЧАНИЕ: Пусковой ток электродвигателя рассчитывается путем умножения номинального тока (тока статора) на кратность пускового тока:

Приведенные в таблице данные электродвигателей могут немного отличаться в зависимости от производителя электродвигателя и года выпуска.

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.