|
|
шпоры эл маш. 8. Трансформатор
27. Конструкция и области применения асинхронных машин.
Асинхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора. Асинхронные машины сегодня составляют большую часть электрических машин. В основном они используются как электродвигатели и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую.
Достоинства: лёгкость в изготовлении. Отсутствие механического контакта со статической частью машины.
Недостатки: Небольшой пусковой момент. Значительный пусковой ток.
Конструкция: Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод; все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п. Обмотка статора представляет собой трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока.
Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения (вращения) магнитного потока обмотки возбуждения, поэтому его изготавливают шихтованным (набранным из пластин) из электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь. По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора — из электротехнической стали и шихтованным.
Короткозамкнутая обмотка ротора, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора. Ад с кз ротором имеют небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток, что является существенным недостатком. Поэтому их применяют в тех электрических приводах, где не требуются большие пусковые моменты. Из достоинств следует отметить лёгкость в изготовлении, и отсутствие механического контакта со статической частью машины, что гарантирует долговечность и снижает затраты на обслуживание.
|
27.2 Конструкция и области применения асинхронных машин.
Фазный ротор имеет трехфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, обычно соединённую по схеме «звезда» и выведенную на контактные кольца, вращающиеся вместе с валом машины. С помощью металлографитовых щёток, скользящих по этим кольцам, в цепь обмотки ротора: - включают пускорегулирующий реостат, выполняющий роль добавочного активного сопротивления, одинакового для каждой фазы.
-включают индуктивности (дроссели) в каждую фазу ротора. Сопротивление дросселей зависит от частоты протекающего тока, а, как известно, в роторе в первый момент пуска частота токов скольжения наибольшая.
- включают источник постоянного тока, получая таким образом синхронную машину.
-включают питание от инвертора, что позволяет управлять оборотами и моментными характеристиками двигателя.
Двигатель Шраге-Рихтера
Трёхфазный коллекторный асинхронный двигатель с питанием со стороны ротора.
Асинхронный двигатель, позволяющий плавно регулировать скорость от минимальной до двойной синхронной.
Конструкционно двигатель представляет собой машину с фазным ротором, на который подаётся питание. Кроме того, питание обмотки статора осуществляется через щёточно-коллекторный узел, который представляет собой один коллектор и два комплекта щёток, вращающихся друг относительно друга. Изменяя положения щёток, добиваются разных скоростей вращения.
Принцип действия
На обмотку статора подается напряжение, под действием которого по этим обмоткам протекает ток и создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле воздействует на стержни ротора и по закону магнитной индукции наводит в них ЭДС. В стержнях ротора под действием наводимой ЭДС возникает ток. Токи в стержнях ротора создают собственное магнитное поле стержней, которые вступают во взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора. В результате на каждый стержень действует сила, которая складываясь по окружности создает вращающийся электромагнитный момент ротора.
|
28. Основные принципы устройства многофазных обмоток статора асинхронных машин.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.
а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка , состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка , у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора , т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.
|
29. Основные принципы устройства ротора асинхронных машин. Класс изоляции обмоток по нагревастойкости.
Классы изоляции обмоток Срок службы электрических машин в значительной мере зависит от состояния изоляции обмотки статора. Повреждение изоляции обмотки ведет к короткому замыканию – это более трех четвертей всех случаев аварий электрооборудования. Дает оценку состояния нагревостойкости и классифицирует системы электроизоляции, а также отражает меру ответственности выбора соответствующий стандарт. В ГОСТе четко обозначены классы изоляции обмоток по нагревостойкости с привязкой к соответствующим значениям температуры. Начинается классификационный ряд с температуры в 90 град. ( класс Y). Далее A – 105 град., Е – 120 град., В – 130 град., F – 155 град., Н – 180 град. Температура, которая отражает соответствие тому или иному классу изоляции , является максимальным значением рабочей температуры, которой характеризуется данное электрооборудование, работающее при номинальной нагрузке. Кроме доминирующего воздействия температуры на стойкость изоляции влияет химический состав среды, влажность, вибрация, радиационное излучение и пр. В различных случаях на классность системы по нагревостойкости по-разному могут влиять материалы, имеющие больший или меньший класс нагревостойкости . Они соответственно могут повышать за счет своего предохраняющего эффекта класс нагревостойкости системы или в другом случае понижать ее.
Принцип устройства ротора: Ротор асинхронных машин вращается несинхронно, или асинхронно , по отношению к вращающемуся магнитному полю, чем и обусловлено название этих машин . Сердечник ротора набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора . Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).
Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из стержней, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами . Такая обмотка напоминает “беличье колесоДвигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.
У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора , и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала.
|
30.Энергетические диаграммы асинхронных машин.
Энергетическая диаграмма активной мощности асинхронного двигателя может быть представлена в следующем виде.
Двигатель потребляет из сети активную мощность
Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении обмотки статора , другая часть теряется в виде магнитных потерь в сердечнике статора .
Оставшаяся часть активной мощности представляет собой электромагнитную мощность , передаваемую магнитным полем со статора на ротор
Часть электромагнитной мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении обмотки ротора
Остальная часть электромагнитной мощности превращается в механическую мощность, развиваемую на роторе
Часть механической мощности теряется внутри самой машины в виде механических потерь (на вентиляцию, на трение в подшипниках и на щетках машин с фазным ротором, если эти щетки при работе не поднимаются) и добавочных потерь (от высших гармоник МДС обмоток и от зубчатости статора и ротора).
Полезная механическая мощность на валу
Сумма потерь в двигателе
КПД двигателя
|
31. «Т» образная схема замещения асинхронной машины
Т-образная схема замещения . Уравнениям (24-40), как нетрудно видеть, соответствует схема замещения рис. 24-5. Сопротивлением намагничивающей цепи является главное индуктивное сопротивление первичной обмотки, и по этой цепи протекает намагничивающий ток
Схема замещения рис. 24-5 не учитывает магнитных потерь в сердечниках машины . Потери в сердечнике статора (первичной цепи) могут быть учтены при fx = const аналогично тому, как это было сделано для трансформатора, путем включения на зажимы / и 2 схемы рис. 24-5 параллельно сопротивлению хл активного сопротивления гмг такой величины, что потери в нем будут равны магнитным потерям в сердечнике статора на одну фазу. Непосредственный учет магнитных потерь в сердечнике ротора (вторичной цеий) в схеме замещения сложен, так как частота пере-магничивания этого сердечника /2 == $г при изменении s изменяется, в результате чего указанные потери при fx = const не пропорциональны Е\ г^> ф2. В нормальных рабочих режимах машины
Параметры схемы замещения в относительных единицах 'для нормальных асинхронных машин мощностью в несколько киловатт и выше находятся. С увеличением номинальной мощности к. п. д. машины увеличивается, а относительные величины потерь уменьшаются, соответственно чему уменьшаются также относительные величины активных сопротивлений.
|
32. «Г» образная схема замещения асинхронной машины. Г-образная схема замещения . Схемы замещения, изобр-ные на рис. 24-5 и 24-6, хорошо отражают реальные физически, процессы происходящие в машине, так как при отсутствии скоса пазов напряжение намагничивающей цепи и намагничивающий ток соответствуют реальному потоку основной гармоники поля.
Однако для исследования некоторых вопросов эти схемы несколько неудобны, так как их цепи разветвлены и напряжение на зажимах параллельной цепи Un при иг — const непостоянно. Более удобной в этом отношении является схема замещения , в которой зажимы параллельной цепи вынесены на первичные зажимы, под напряжение Ux.
Ток 1оо представляет собой первичный ток идеального холостого хода асинхронной машины , когда ее ротор вращается с синхронной скоростью (s = 0).
|
33. Опытное определение параметров схемы замещения асинхронной машины.
Для исследования эксплуатационных режимов асинхронных двигателей (АД) используются рабочие и механические характеристики, которые определяются экспериментально или рассчитываются на основе СЗ. Для применения Схемы Замещения рис.1 необходимо знать её параметры: R1, R2’, RM – активные сопротивления фаз статора, ротора и ветви намагничивания;
X1, X2’, XM – индуктивные сопротивления рассеяния фаз статора ротора и ветви намагничивания.
Эти параметры требуются для определения пусковых токов при выборе магнитных пускателей и контакторов, при выполнении защит от перегрузок, межфазных замыканий и замыканий на корпус, для регулирования и настройки системы управления электроприводом, для моделирования переходных процессов.
Параметры СЗ могут быть определены, если известны размеры активной зоны и обмоточные
данные, которые не всегда доступны разработчикам электропривода; необходимо, кроме того, располагать соответствующими методиками расчета.
Параметры СЗ могут быть также найдены экспериментально и с помощью различных измерений. Методика проведения испытаний трехфазной машины устанавливается государственным стандартом. Параметры рассчитываются на основе данных опыта холостого хода (ХХ) при отсутствии нагрузки на валу и различных значениях напряжения и опыта короткого замыкания (КЗ) при номинальном токе, что требует регулирующих устройств. Выполнение точных измерений непосредственно на объектах, где установлен двигатель, не всегда возможно. В некоторых электроприводах АД соединяются с нагрузкой через редуктор или различные механические передачи. Иногда двигатель и нагрузка монтируются в одном корпусе, являясь общей частью электропривода, что требует проведения дополнительныхисследований.
| |
|
|
Скачать 3.44 Mb.