Расчет пусковых характеристик с учетом влияния вытеснения тока и насыщения от полей рассеяния

61. Индуктивные сопротивления обмоток:

Принимаем k_нас=1.35

для B_Фδ=2.49 Тл κ_δ=0.8.

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Индуктивное сопротивление фазы обмотки статора с учетом влияния насыщения:

Коэффициент магнитной проводимости пазового рассеяния обмотки ротора с учетом влияния насыщения и вытеснения тока:

где h_ш2=h_ш^’+h_ш=1+0.7=1.7

Коэффициент магнитной проводимости дифференциального рассеяния ротора с учетом влияния насыщения:

Приведенное индуктивное сопротивление фазы обмотки ротора с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения:

62. Расчет токов и моментов:

Кратность пускового тока с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения:

Кратность пускового момента с учетом влияния эффекта вытеснения тока и насыщения:

Полученный в расчете коэффициент насыщения:

Для расчёта других точек характеристики задаёмся k_НАС, уменьшенным в зависимости от тока I₁ . Принимаем при:

s = 0.8 k_НАС. = 1.3

s = 0.5 k_НАС. = 1.2

s = 0.2 k_НАС. = 1.1

s = 0.1 k_НАС. = 1.05

Критическое скольжение определяем после расчёта всех точек пусковых характеристик по средним значениям сопротивлений х_1НАС. и х^¢_{2x НАС}, соответствующим скольжениям s = 0.2 ¸ 0.1. Результаты расчета сведены в табл. 3

Таблица 3

№ п/п	Расчетные формулы	Разм-ть	Скольжение, S
	0.8	0.5	0.2	0.1	Sкр=0.12
	kНАС	-	1.35	1.3	1.2	1.1	1.05	1.06
	FП. СР.	A
	BФd =(FП.СР.*10-6) / (1,6*d*CN)	Тл	2.491	2.37	2.126	1.731	1.326	1.338
	Kd = ¦( BФd)	-	0.8	0.83	0.86	0.92	0.96	0.96
	сЭ1 = (tZ1 - bШ1)(1-кd )	мм	2.38	2.023	1.666	0.952	0.476	0.476
	lП1 НАС. = lП1 - DlП1 НАС.	-	1.251	1.274	1.298	1.354	1.399	1.399
	lД1 НАС. = кd *lД1	-	0.892	0.925	0.959	1.026	1.07	1.06
	х1 НАС. = х1*ål1 НАС. /ål1	Ом	0.387	0.39	0.393	0.4	0.405	0.404
	c1П. НАС. = 1+х1 НАС. /х12П	-	1.015	1.015	1.015	1.015	1.016	1.016
	сЭ2 = (tZ2 - bШ2)(1 - Kd )	мм	3.755	3.191	2.628	1.502	0.751	0.704
	lП2x НАС. = lП2x -DlП2 НАС.	-	1.48	1.519	1.568	1.723	1.912	1.875
	lД2 НАС. = Kd *lД	-	1.011	1.049	1.087	1.163	1.213	1.213
	х¢2x НАС=х¢2*ål2x НАС. ål2	Ом	0.308	0.313	0.318	0.333	0.349	0.347
	RП. НАС. = r1+c1П. НАС.·r¢2x/s	Ом	0.208	0.23	0.297	0.562	1.004	0.857
	XП.НАС=х1НАС.+с1П.НАС.*х¢2xНАС	Ом	0.7	0.708	0.716	0.738	0.76	0.758
	I¢2НАС=U1/(RП.НАС2+ХП.НАС2)0,5	А	301.26	295.53	283.81	237.17	174.71	192.28
	I1 НАС=I¢2 НАС·(RП.НАС2+(ХП. НАС+х12П) 2) 0,5/ (c1П.НАС·х12П)	А	304.86	299.16	287.39	240.4	177.14	177.1
	k¢НАС. = I1 НАС. /I1	-	1.277	1.22	1.14	1.07	1.03	1.04
	I1 * = I1 НАС. /I1 НОМ	-	4.36	4.27	4.1	3.44	2.53	2.83
	М *=(I¢2НАС/I¢2НОМ)2· КR(sHОМ/s)	-	1.307	1.384	1.559	2.053	2.224	2.281

I*

M*

Рис. 4

Sкр

Критическое скольжение:

Пусковые характеристики спроектированного двигателя с короткозамкнутым ротором (рис. 4):

M_*max=2.381; 2p=2; U_1ном=220/380 В; M_п*=1.307; I_п*=4.36

Спроектированный асинхронный двигатель удовлетворяет требованиям ГОСТ как по энергетическим показателям (η и cosφ) так и по пусковым характеристикам.

Специальная часть.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя.

Виды регулирования.

В процессе работы многих машин и механизмов требуется регулирование скорости их движения. К ним относятся электрический транспорт, лифты, станки, электроинструмент и др. В последнее время традиционно нерегулируемые электроприводы заменяют регулируемыми в целях снижения потребления ими электрической энергии. При этом наибольший эффект достигается, если двигатель работает с переменной нагрузкой. Задача стабилизации скорости вращения решается теми же методами, что и задача ее регулирования.

Существуют три способа регулирования скорости вращения ротора асинхронных двигателей:

1) Регулирование частоты питающего напряжения;

2) Изменение числа полюсов;

3) Воздействие на скольжение.

Наиболее перспективным способом регулирования частоты вращения является частотный. Изменение частоты, подводимой к двигателю, осуществляется преобразователем частоты. При частотном регулировании изменяется синхронная частота вращения, а двигатель работает с небольшим скольжением. Регулирование экономичное, однако через преобразователь частоты проходит вся мощность, и габариты преобразователя частоты превышают габариты двигателя. При преобразовании частоты и напряжения сети преобразователь частоты изменяет напряжение и частоту на выходе по закону

что обеспечивает работу асинхронного двигателя при постоянном магнитном потоке.

Регулировать частоту можно и в статоре, и в роторе. В двигателях большой мощности удобнее регулировать частоту в роторе, так как при небольших пределах регулирования частоты мощность скольжения значительно меньше мощности обмотки статора. Поэтому преобразователь частоты имеет меньшие габариты. В этом случае мощность в воздушный зазор поступает со стороны статора и ротора. Такие машины получили название асинхронных двигателей двойного питания.

Несмотря на доминирующее положение, частотный привод еще не занял доминирующего положения в регулируемых приводах с асинхронными двигателями. В последнее время в связи с появлением силовых транзисторов при параллельном их соединении появилась возможность создать дешевый малогабаритный преобразователь частоты на мощность в несколько киловатт.

Схема частотного регулирования частоты вращения асинхронного двигателя представлена на рис.28:

Механические характеристики асинхронного двигателя при частотном регулировании представлены на рис.27:

Изменение числа полюсов:

Пути реализации данного способа следующие:

1) Размещение в пазах статора нескольких обмоток с различным числом полюсов. Напряжение питания в этом случае переключается с одной обмотки на другую в зависимости от требуемой скорости. Модификации таких многоскоростных асинхронных двигателей на две, три и даже четыре скорости используются, например, в электроприводах лифтов.

2) Изменение схемы обмотки статора путем переключения ее катушек.

3) Использование так называемой полюсно-амплитудной модуляции, изменяющей схему обмотки. В этом случае в результате наложения полей катушек или катушечных групп изменяется число полюсов результирующего магнитного поля в воздушном зазоре.

Недостатками данного способа являются:

Невозможность плавного регулирования скорости;

Более высокие габаритные размеры, масса и стоимость многоскоростных двигателей по сравнению с односкоростными нерегулируемыми.

Регулирование изменением напряжения:

Момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения на зажимах обмотки статора. Если каким-нибудь регулятором уменьшать напряжение, максимальный момент резко снижается, а критическое скольжение остается неизменным. При этом рабочее скольжение и скорость вращения ротора будут также меняться. Причем у обычного нерегулируемого асинхронного двигателя диапазон изменения скольжения невелик и для его расширения нужно повысить S_кр, т.е. увеличить активное сопротивление обмотки ротора.

Работа асинхронного двигателя при повышенном скольжении неэкономична, так как в этом случае велики потери в обмотке ротора. Поэтому таким способом регулируют скорость вращения ротора в малом диапазоне и только в двигателях небольшой мощности.

Список литературы:

1) В.Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленец, «Электрические машины»,М.: Академия, 2006 г.

2) И.П. Копылов «Проектирование электрических машин», М.: Энергоатомиздат , 1993г. в 2-х томах.

3) И.П. Копылов «Электрические машины», М.: Высшая школа, 2000 г.