Механическая характеристика двигателя

Механической характеристикой называется зависимость момента от скольжения при постоянном напряжении и частоте сети.

На рис. 1.19 показана механическая характеристика двигателя. При пуске двигатель развивает пусковой момент М_п (S = 1); если пусковой момент больше момента сопротивления рабочей машины М_с, то ротор двигателя развернется и двигатель будет работать в точке а характери­стики.

Увеличивая момент сопротивления рабочей машины М_с, мы будем увеличивать скольжение, и точка а начнет перемещаться по характеристике к точке 1.

В точке 1 двигатель развивает максимальный момент, скольжение, соответствующее максимальному моменту, которое называ­ется критическим, — S_кp. При увеличении момента М_с выше М_m, сколь­жение быстро растет и ротор двигателя остановится (происходит «опро­кидывание» двигателя).

Отношение пускового момента к номинальному называется кратно­стью пускового момента:

Кратность пускового момента указывается в каталогах справочных данных, она должна быть больше 0,9.

Отношение максимального момента к номинальному называется пере­грузочной способностью двигателя:

Перегрузочная способность указывается в каталогах. Она обычно на­ходится в пределах 1,7—2,3. Механическая характеристика имеет две характерные ветви: ветвь 0—1 — устойчивая часть характеристики (с увеличением скольжения момент двигателя растет); ветвь 1—2 — не­устойчивая часть характеристики (с увеличением скольжения момент двигателя уменьшается). Если в цепь двигателя с фазным ротором вво­дить активное, сопротивление, то максимальный момент, не изменяясь по величине, перемещается в область более высоких скольжений (рис. 1.20). Можно подобрать такое сопротивление в цепи ротора, что максимальный момент будет при пуске.

Кривая 1 для двигателей нормального исполнения показывает, что асинхронный двигатель обладает жесткой характеристикой скорости. Асинхронный двигатель, с фазным ротором с сопротивлениями в цепи ротора имеет более мягкую характеристику (кривая 2). Увеличивая со­противление в цепи ротора, можно сдвинуть максимальный момент и сравнять его с пусковым моментом.

Пуск в ход асинхронных двигателей.

Выводы обмоток статора А, В, С, X, Y, Z подключаются на клемник двигателя, где, согласно стандарту, они обозначаются: начала C₁, C₂, С₃, и соответственно концы С₄, C₅, С₆. Выводы располагаются так, чтобы их было удобно соединять в звезду или треугольник, как показано на рис. 1.21.

Обмотки каждой фазы статора рассчитаны на определенное фазное напряжение U_ф. Поэтому, соединяя обмотку в звезду или треугольник, двигатель можно присоединять к сетям с напряжением, отличающимся в раз. Например, если U_ф=127 В, то при соединении статора в треугольник подключают его к сети с напряжением U_L= 220 В. Если U_L=380 В (U_ф=220 В), то обмотки статора соединяют в звезду.

Асинхронный двигатель с фазным ротором пускается при помощи реостата, включаемого в цепь ротора (рис. 1.22). Сопротивление реоста­та 1 подключается к кольцам ротора 2 при помощи щеток 3. Наибольшая величина сопротивления соответствует положению «пуск». По мере раз­гона ротора непрерывно уменьшается его э.д.с. и ток. Это позволяет уменьшать сопротивление реостата 1, передвигая ступенями подвижные контакты 5. К концу пуска ротор оказывается замкнутым накоротко «ход». Реостат рассчитан только на время пуска двигателя.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — его пуск производится прямым включением в сеть. Недостатком такого способа пуска является значительный пусковой ток (4,5—6,5)I_H при относительно малом пусковом моменте М_П=(1—1,6)М_H.

Двигатели очень малой мощности имеют круглые пазы (рис. 1.23а). У двигателей мощностью более 2—3 кВт пазы ротора имеют форму, по­казанную на рис. 1.23б, а при мощности более 20—30 кВт — еще более глубокие. Эти пазы заливают расплавленным алюминием. При мощно­стях двигателей более 120—150 кВт пазы выполняют в виде глубокой щели (рис. 1.23в) и в них закладывают узкие высокие медные стержни.

Смысл применения глубоких пазов заключается в следующем. В пер­вое мгновение пуска, когда f₂=f₁, провод лежащий в глубоком пазу, охватывается магнитными линиями так, как показано на рис. 1.23в, часть про­вода 1, находящаяся у дна паза, охва­чена наибольшим числом линий, а час­ти 2, 3, 4 тем меньшим, чем дальше они от дна паза. Поэтому индуктивное сопротивление нижних слоев металла провода значительно больше, чем верхних, и при f₂=f₁ весь ток ротора оттесняется к поверхности паза. При этом сечение провода используется не полностью, активное сопротивление обмотки ротора увеличивается, и пус­ковой момент становится большим. Одновременно уменьшается пусковой ток обмотки статора. По мере разгона ротора частота f₂=f₁(S) уменьшается, явление вытеснения тока прекращает­ся и сопротивление обмотки ротора автоматически уменьшается. Анало­гично работает двигатель с двойным пазом (рис. 1.23г).

Для понижения пускового тока дви­гателей с короткозамкнутым ротором, работающих при соединении

статора в треугольник, часто применяется схема переключения статора на звезду в первом этапе пуска (рис. 1.24). Если замкнуть ножи переключателя 2 вниз и затем подать напряжение, то напряжение на фазу будет раз меньше номинального, а ток умень­шится в 3 раза. Когда ротор пришел во вращение, ножи переключателя перекидываются вверх и двигатель работает при номинальном напряже­нии. Такой пуск вызывает уменьшение пускового момента примерно в 3 раза и может применяться только там, где двигатель пускается почти вхолостую.

Однофазные асинхронные двигатели.

Однофазный асинхронный двигатель получил распространение по преимуществу при мощности менее 0,5 кВт. Он имеет (рис. 1.25) одно­фазную рабочую обмотку статора 1 и короткозамкнутый ротор 3. Пере­менный ток I₁, проходя по обмотке статора 1, вызывает пульсирующий магнитный поток, который не создает пускового момента.

Однако если каким-либо способом привести ротор во вращение в лю­бую сторону, то он будет подхвачен тем вращающимся потоком статора, который вращается согласно с ротором.

Для получения вращающего пускового момента в статоре помещают вспомогательную обмотку 2, расположенную со сдвигом на 90° относи­тельно рабочей обмотки. В обмотку 2 пропускают ток I₂ сдвинутый при помощи конденсатора на j периода относительно, тока I₁.

Однофазный асинхронный двигатель с экранированными полюсами, выполняемый на мощности 0,5—30 Вт, очень прост по конструкции и получил широкое распространение там, где не требуется большой пусковой момент.

На рис 1.26 показан статор с выступающими полюсами 1, на ко­торых помещена однофазная обмотка, состоящая из двух катушек 2. Эта обмотка создает пульсирующий поток. Полюсные наконечники имеют с одной стороны пазы, в которые помещены короткозамкнутые кольца 3, играющие роль вторичной обмотки трансформатора. В них наводятся то­ки сдвинутые по фазе относительно тока в обмотке полюсов, и вследст­вие пространственного сдвига обмоток в воздушном зазоре получается слабый бегущий поток. Короткозамкнутый ротор 4 приходит во враще­ние. Для улучшения рабочих характеристик двигателя между полюсами накладываются магнитные шунты 5 из стальных пластинок.

Дата добавления: 2014-01-04