Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Генераторные и тормозные режимы работы асинхронного двигателя

Генераторный режим с отдачей энергии в сеть

При генераторном (рекуперативном) режиме с отдачей энергии в сеть ротор двигателя вращается с частотой, большей синхронной (n2>n1) в направлении вращения магнитного поля статора, т.е. S<0 (рис. 75). Следовательно, направление, в котором силовые линии магнитного поля пересекают обмотку ротора, противоположно по сравнению с направлением, когда асинхронная машина работает в режиме двигателя. При этом ЭДС Е2 и ток I2 в обмотке ротора изменяют фазу на 180º, что согласно уравнению (164) вызывает изменение направления действия вращающего момента, который оказывается направленным против вращения ротора. Изменение направления действия вращающего момента, фазы тока ротора I2 на 180º, а следовательно, и фазы активной составляющей тока статора I1 на 180º означает переход машины в режим генератора, когда механическая энергия,  поступающая извне на вал ротора, преобразуется в электрическую и

отдается в сеть. Однако при этом асинхронная машина потребляет из сети реактивную энергию, так как вращающееся магнитное поле машины создается реактивной (индуктивной) составляющей тока I1. Это приводит к уменьшению коэффициента мощности машины, что является недостатком такого режима.
   


Такой режим имеет место при работе двигателя в грузоподъемных механизмах при спуске легких грузов или при переключении числа пар полюсов многоскоростного двигателя с большей частоты вращения на меньшую. При этом частота вращения ротора не может измениться мгновенно. Например, при переключении с n1=1500   на n1=750  ротор некоторое время будет вращаться с частотой n2>n1=750 .

В этом режиме скольжение и электромагнитный момент будут отрицательными, т.е. электромагнитный момент становится тормозным, а вращение ротора происходит за счет сторонних сил.

4.10.2. Режим торможения противовключением

В режиме торможения противовключением ротор вращается в сторону, противоположную вращению магнитного поля статора. В этом режиме S>1.

Режим противовключения может возникнуть у двигателя, работающего в грузоподъемных механизмах, при спуске тяжелых грузов. При этом двигатель включен на подъем, но под действием веса груза ротор двигателя вращается в обратную сторону. Этот режим называется режимом электромагнитного тормоза (рис. 76).

 


Рис. 76. Механические характеристики асинхронного

двигателя в режиме противовключения (Rд3>Rд2>Rд1)

В режиме противовключения S>1, следовательно (так как Е2=Е2к·S), ЭДС, наводимая в роторе, увеличивается по отношению к двигательному режиму. При этом в цепь ротора вводят добавочные сопротивления, уменьшающие ток ротора.

Пример расчета режима работы трехфазного асинхронного двигателя

Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Р2н=10 кВт; номинальное напряжение Uн=380 В; номинальная частота вращения ротора n2н=1420 ; номинальный коэффициент полезного действия ηн=0,84; номинальный коэффициент мощности ; кратность пускового тока ; перегрузочная способность двигателя по моменту λ=1,8.

Определить: мощность, подводимую к двигателю Р1н; номинальный Мн и максимальный Мкр моменты двигателя; пусковой ток двигателя Iп; номинальное Sн и критическое Sкр скольжение. Рассчитать и построить механическую характеристику двигателя .

Решение.

1. Мощность, подводимая к двигателю,

.

2. Номинальный момент двигателя

.

3. Максимальный (критический) момент

.

4. Номинальный ток

.

5. Пусковой ток двигателя

.

6. Номинальное скольжение

.

7. Критическое скольжение

 .

8. Рассчитаем и построим механические характеристики двигателя М=f(S) и   (рис. 77).

Задаваясь скольжением S от 0 до 1, рассчитаем вращающий момент и частоту вращения двигателя в соответствии с уравнениями:

; .

Расчетные данные приведены в табл. 3.

 Таблица 3

S

n2, об/мин

М, Н∙м

0

0,053

0,1

0,175

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1500

1420

1350

1238

1200

1050

900

750

600

450

300

150

0

0

67,3

104,3

121,0

120,5

105,3

88,8

75,5

65,2

57,0

50,5

45,5

41,2

 


Контрольные вопросы по асинхронным двигателям

1. Асинхронным двигатель называется потому, что:

поле статора опережает при своем вращении ротор;

поле статора отстает от поля ротора;

поле статора и поле ротора совпадают;

поле статора находится в противофазе с полем ротора.

2. Каким образом следует соединить обмотку статора асинхронного трехфазного двигателя при его подключении к сети, если в его паспорте указано напряжение 220 В, а напряжение сети 220/380 В?

на данное напряжение включить нельзя;

«треугольником»;

«звездой»;

безразлично, по какой схеме.

3. Как изменится ЭДС обмоток ротора Е2 от момента запуска двигателя до набора оборотов холостого хода?

1) уменьшится; 2) увеличится; 3) останется неизменной.

4. Каким способом соединены обмотки статора асинхронного двигателя?

1) «звездой» без нейтрального провода;

2) «звездой» с нейтральным проводом;

3) «треугольником».

   


5. Ротор четырехполюсного асинхронного двигателя, подключенного к сети трехфазного тока с частотой f=50 Гц, вращается  с частотой n2=1440 об/мин. Чему равно скольжение?

1) 0,04; 2) 0,1; 3) 0,02; 4) 0,08.

6. Как изменится скольжение асинхронного двигателя при изменении нагрузки на валу от 0 до Мн?

1) увеличится; 2) уменьшится; 3) останется неизменным.

7. Будет ли работать трехфазный асинхронный двигатель при обрыве электрической цепи ротора?

1) нет, так как в обмотке ротора не будет ЭДС;

2) нет, так как в обмотке ротора не будет тока;

3) будет.

8. Каким образом можно увеличить пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором?

1) применить ротор с двойной «беличьей клеткой»;

2) применить ротор с глубоким пазом;

3) увеличить количество фаз;

4) ввести пусковые реостаты в цепь обмотки ротора.

9. В каком положении находится скользящий контакт пускового реостата во время пуска асинхронного двигателя? Указать номер положения:


10. Какое из перечисленных уравнений используется для расчета номинального момента асинхронного двигателя?

1) ;  2) ; 3) .

11. В каких соотношениях находятся величины добавочных сопротивлений, включенных в цепь ротора асинхронного двигателя, на приведенных графиках механических характеристик?

1) Rд1>Rд2>Rд3;

2) Rд1=Rд2=Rд3;

3) Rд1<Rд2<Rд3.


12. Какое из перечисленных уравнений соответствует уравнению механической характеристики асинхронного двигателя?

1) ;  2) ; 3) .

13. Как изменить направление вращения вращающегося магнитного поля асинхронного двигателя?

изменить частоту трехфазного тока;

поменять местами два любых провода, подводящих к двигателю трехфазное питающее напряжение;

поменять местами все три провода трехфазной сети.

14. Какая из приведенных схем позволяет осуществить реверс асинхронного двигателя?

 


15. Какой участок механической характеристики асинхронного двигателя соответствует устойчивой работе в двигательном режиме?

1) аб;

2) вг;

3) бв;

4) ад.


16. Каким отрезком на графике механической характеристики асинхронного двигателя определяется величина пускового момента двигателя?

 


17. Как изменится скольжение асинхронного двигателя, если уменьшить тормозной момент на его валу?

1) не изменится; 2) увеличится; 3) уменьшится; 4) для ответа на вопрос недостаточно данных.

18. С какой целью при пуске двигателя в цепь обмотки ротора с контактными кольцами вводят добавочное сопротивление?

 для уменьшения пускового момента и пускового тока;

 для уменьшения времени разбега;

 для уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента;

 для увеличения тока холостого хода.

19. При регулировании частоты вращения асинхронного трехфазного двигателя с фазным ротором были получены следующие частоты вращения: 1475; 1450; 1425; 1400 об/мин. Каким способом осуществлялось регулирование частоты вращения?

 за счет изменения числа пар полюсов;

 за счет изменения сопротивления в цепи ротора.

20. При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя были получены следующие частоты вращения: 1500; 1000; 750 об/мин. Каким способом осуществлялось регулирование частоты вращения?

введением в цепь ротора регулировочных сопротивлений;

введением в цепь статора сопротивлений;

изменением числа пар полюсов двигателя.

21. Как изменится коэффициент мощности асинхронного двигателя при переходе двигателя от режима холостого хода к номинальной нагрузке на валу?

 не изменится; 2) уменьшится; 3) увеличится.

22. Как зависит коэффициент мощности cosj асинхронного двигателя от нагрузки на валу?

cosj растет с уменьшением нагрузки;

cosj растет с увеличением нагрузки;

cosj не зависит от нагрузки.

23. При какой нагрузке КПД двигателя достигает максимума?

номинальной;

равной примерно половине номинальной;

несколько больше номинальной.

24. Какому режиму работы двигателя соответствует участок «ае» на механической характеристике асинхронного двигателя?

 


25. Чему равна сумма потерь мощности электрического двигателя при КПД η=85%, если двигатель потребляет мощность Р1н=30 кВт?

1) 3,0 кВт; 2) 1,5 кВт; 3) 4,5 кВт; 4) 0,5 кВт.


Преимущества цифровой обработки сигналов