ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Принцип действия и пуск однофазного асинхронного двигателяЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 Исследование 3-х фазного асинхронного двигателя в однофазном и конденсаторном режимах
Цель: Приобрести практические навыки в сборке схем включения 3-х фазного асинхронного двигателя в однофазную сеть; получить экспериментальное подтверждение сведений о свойствах 3-х фазного асинхронного двигателя, работающего в однофазном и конденсаторном режимах. Задание: 1. Повторить теоретический материал: устройство и принцип действия однофазного асинхронного двигателя 2. Изучить свойства фазосдвигающих элементов. 3. Изучить свойства конденсаторных асинхронных двигателей, назначение рабочих и пусковых емкостей. Оборудование и материалы: 1. Схема включения 3-х фазного асинхронного двигателя в однофазную сеть 2. Паспортные данные 3-х фазных асинхронных двигателей. Методические указания:
Принцип действия и пуск однофазного асинхронного двигателя
По своему устройству однофазный асинхронный двигатель аналогичен трехфазному и состоит из статора, в пазах которого уложена однофазная обмотка (рис. 1), и короткозамкнутого ротора.
Рисунок 1. Схема включения однофазного асинхронного двигателя
Особенность работы однофазного асинхронного двигателя заключается в том, что при включении однофазной обмотки статора С1 – С2 в сеть (рис. 1) МДС статора создает не вращающийся, а пульсирующий магнитный поток с амплитудой Фmах, изменяющейся от + Фmах до –Фmах. При этом ось магнитного потока остается неподвижной в пространстве. Для объяснения принципа действия однофазного двигателя пульсирующий поток Фmа х разложим на два вращающихся в противоположные стороны потока Фпр и Фоб р (рис. 2), каждый из которых равен 0,5 Фmах и вращается с частотой (об/мин):
Условимся считать поток Фпр, вращающийся в направлении вращения ротора, прямым, а поток Фобр – обратным. Допустим, что ротор двигателя вращается против часовой стрелки, т. е. в направлении потока Фпр. Частота вращения ротора п2 меньше частоты вращения магнитного поля статора ль поэтому скольжение ротора относительно вращающегося потока Фпр будет: (1)
Рисунок 2. Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся
Обратный поток Фобр вращается противоположно ротору, поэтому частота вращения ротора п2 относительно Фобр – отрицательная. В этом случае скольжение ротора относительно Фобр определится выражением:
(2)
Прямое поле наводит в обмотке ротора ЭДС Е2пр, а обратное поле – ЭДС Е2 обр. Эти ЭДС создают в обмотке ротора токи I’2пр и I’2обр Известно, что частота тока в роторе пропорциональна скольжению Так как, то частот а тока I’2обр намного больше частоты тока I’2пр. Так, для однофазного двигателя с об/мин, об/мин и f1 = 50 Гц получим:
Индуктивное сопротивление обмотки ротора току I’2обр во много раз больше ее активного сопротивления (потому что ). Ток является I’2обр почти чисто индуктивным, оказывающим сильное размагничивающее действие на обратное поле Фобр. В результате обратное поле и обусловленный им момент Мобр оказываются значительно ослабленными и ротор однофазного двигателя вращается в направлении прямого поля под действием момента
(3)
где Мпр – электромагнитный момент, обусловленный прямым полем.
На рисунке 3 представлен график зависимости вращающего момента М в функции скольжения s = sпр. Этот график получен путем наложения графиков Мпр = f(sпр) и Мобр = f(sобр). При малых значениях скольжения s, что соответствует работе двигателя в пределах номинальной нагрузки, вращающий момент М создается главным образом моментом Мпр. При моменты Мпр и Мобр равны, а поэтому пусковой момент однофазного двигателя равен нулю. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не может самостоятельно прийти во вращение при подключении его к сети, а нуждается в первоначальном толчке, так как лишь при на ротор двигателя действует вращающий момент М= Мпр - Мобр .
Приведенные на рисунке 3 зависимости моментов показывают, что однофазный асинхронный двигатель не создает пускового момента. Чтобы этот момент Появился, необходимо во время пуска двигателя создать в нем вращающееся магнитное поле. С этой целью на статоре двигателя помимо рабочей обмотки А применяют еще одну обмотку – пусковую В. Эти обмотки располагают на статоре обычно так, чтобы их оси были смещены относительно друг друга на 90 эл. град. Кроме того, токи в обмотках статора и должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга. Для этого в цепь пусковой обмотки включают фазосмещающий элемент (ФЭ), в качестве которого могут быть применены активное сопротивление, индуктивность или емкость (рис. 4). По достижении частотой вращения значения, близкого к номинальному, пусковую обмотку В Отключают с помощью реле. Таким образом, во время пуска двигатель является двухфазным, а во время работы – однофазным. Для получения вращающегося магнитного поля посредством двух обмоток на статоре, смещенных относительно друг друга на 90 эл. град, необходимо соблюдать следующие условия (рис. 5): а) МДС рабочей и пусковой обмоток и должны быть равны и сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град; б) токи в обмотках статора и должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга на 90°.
Рисунок 5. Получение вращающегося магнитного поля двухфазной системой токов
При строгом соблюдении указанных условий вращающееся поле статора является круговым, что соответствует наибольшему вращающему моменту. При частичном нарушении какого-либо из условий поле статора становится эллиптическим, содержащим обратную составляющую. Обратная составляющая поля создает тормозной момент и ухудшает пусковые свойства двигателя. Из векторных диаграмм, приведенных на рис. 16.6, видно, что активное сопротивление и индуктивность в качестве ФЭ не обеспечивают получения фазового сдвига между токами в 90°. Лишь только емкость С в качестве ФЭ обеспечивает фазовый сдвиг . Значение этой емкости выбирают таким, чтобы ток пусковой обмотки IВ в момент пуска (s = 1) опережал по фазе напряжение на угол , дополняющий угол до 90°:
Если при этом обе обмотки создают одинаковые по значению МДС, то в начальный период пуска вращающееся поле окажется круговым и двигатель будет развивать значительный начальный пусковой момент. Однако применение емкости в качестве ФЭ часто ограничивается значительными габаритами конденсаторов, тем более что для получения кругового поля требуются конденсаторы значительной емкости. Например, для однофазного двигателя мощностью 200 Вт необходима емкость 30 мкФ при рабочем напряжении 300-500 В. Получили распространение однофазные двигатели с активным сопротивлением в качестве ФЭ. При этом повышенное активное сопротивление пусковой обмотки достигается тем, что она выполняется проводом уменьшенного сечения (по сравнению с проводом рабочей обмотки). Так как эта обмотка включена на непродолжительное время (обычно несколько секунд); то такая ее конструкция вполне допустима. Пусковой момент таких двигателей обычно не превышает номинального, но это вполне приемлемо при пуске двигателей при небольшой нагрузке на валу.
Рисунок 6. Сравнение свойств фазосмещающих элементов: а – активное сопротивление, б – индуктивность, в – емкость, г – механические характеристики двигателя при различных фазосмещающих элементах; 1 – активное сопротивление; 2 – емкость
Применение емкости в качестве ФЭ позволяет получить пусковой момент На рисунке 6(г) приведены механические характеристики однофазного асинхронного двигателя при различных ФЭ. Для большей наглядности значения момента даны в относительных единицах.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|