Всё для Учёбы — студенческий файлообменник
1 монета
ppt

Лекция «Элетромеханические индукционные преобразователи» по Общей электротехнике и электронике (Никаноров В. Б.)

Элетромеханические индукционные преобразователи

1.Назначение, область применения

• К индукционным преобразователям переменного тока относятся асинхронные двигатели (АД).

• АД составляют основу современного электропривода (ЭП): 55…60% всей вырабатываемой в мире электроэнергии потребляется ЭП с АД – асинхронным ЭП (АЭП).

• АД широко применяется во всех отраслях хозяйства, в том числе и в полиграфии, и составляют 90% всего парка электрических машин.

2.Преимущества и недостатки АД

Преимущества АД • простота конструкции, низкая стоимость;

• высокая надежность (благодаря отсутствию скользящих контактов) – это бесконтактные ЭД. Средний срок службы – не менее 15 лет при наработке 40000 ч.;

• высокий кпд. АД выпускаются большими сериями:

 общего назначения - серии 4А, АИ, RA,

 для систем автоматики, бытовой техники и т.п.

Мощность АД от единиц ватт до сотен кВт.

Недостатки: • сложность регулирования частоты вращения,

• большие пусковые токи,

• невысокие значения коэффициента мощности (cosφ).

3.Устройство АД • АД, состоит

o из неподвижного статора

o и вращающегося ротора.

 Статор содержит

 корпус 1  сердечник 2, в продольных пазах которого размещена

 трехфазная обмотка 3.

 Ротор размещен концентрично статору с зазором

 на подшипниках,

 состоит из вала 4

 сердечника 5, в продольных пазах которого расположена

 короткозамкнутая обмотка 6.

Магнитопроводы статора и ротора

• Сердечники – магнитопроводы выполнены из электротехнической стали для повышения уровня и концентрации магнитного потока.

• Магнитопроводы - шихтованные для уменьшения потерь на вихревые токи,

• выполнены в виде коаксиальных цилиндров с продольными пазами

(зубцы -1, пазы – 2)

Обмотки статора • В пазы сердечника статора уложены трех или двухфазные (в исполнительных АД) обмотки.

• Ось каждой фазной обмотки смещена в пространстве на 120 град (90 град).

Обмотки ротора

Короткозамкнутые обмотки типа «беличья клетка»

• изготавливают из алюминия (меди) методом литья,

• используются в наиболее распространенных АД с кз ротором.

• 1 – стержни обмотки (в пазах),

• 2 – короткозамыкающие кольца.

4.Схемы включения трехфазных АД

 Принципиальная схема включения в трехфазную сеть АД с кз ротором.

С1,С2,С3 – выводы обмотки статора.

Расположение выводов обмотки статора в коробке выводов

• АД рассчитан для включения на два напряжения, например, 220/380 В.

• При линейном Uc = 380 В обмотку соединяют звездой, при Uc =220 В –треугольником.

• Выводы располагают так, чтобы при соединении их при помощи перемычек последние не перекрещивались.

5.Принцип действия АД

 1.Обмотку статора подключают к трехфазной сети, под действием напряжений uА, uВ. uС фаз по трем фазам статора протекает трехфазная система токов,

Частота вращения поля статора

• Синхронная частота вращения кругового поля статора:

• B=const при ω1t-pα=const. Дифференцируя. получим

Частота вращения ротора, скольжение

• Под действием М ротор вращается в направлении поля статора с частотой Ω2(n2).

• Ротор «скользит» относительно поля статора с частотой скольжения Ωs=Ω1- Ω2 (ns=n1-n2 ).

• Поэтому в обмотке ротора наводится ЭДС Е2 с частотой f2=pns/60.

• Скольжение 6.ЭДС обмоток

• На основании закона электромагнитной индукции вращающееся поле статора, наводит в обмотках статора и ротора ЭДС.

• В неподвижной обмотке статора поле наводит ЭДС с частотой питания f1

Лекция

 №3 7.Уравнения напряжений АД

• Для фазы обмотки статора

8.Уравнения МДС и токов АД

9.Приведение параметров обмотки ротора

для упрощения схемы замещения и расчета параметров АД.

• Параметры ротора пересчитывают через коэффициент трансформации

10.Схема замещения

11.Энергетические характеристики

12.Зависимость тока статора от скольжения

• Из упрощенной схемы замещения ток в роторе

13.Механическая характеристика

• - зависимость электромагнитного М от скольжения при U1=const.

Статическая устойчивость АД

Участок КП при s>sk и dM/ds<0 – участок неустойчивой работы.

При незначительном увеличение Мс>Mm увеличивается скольжение больше sk, что приводит к уменьшению М и к торможению АД до останова.

Упрощенное выражение для M(s)

• Для практических расчетов используют формулу Клосса, в которую входят только паспортные данные АД

Лекция

 №4 15.Регулирование частоты вращения АЭП

• Необходимость - связана с требованиями оптимизации работы технологического оборудования.

1.Частотное регулирование

• Для изменения частоты питания между промышленной сетью с постоянной частотой 50 Гц и АД устанавливают преобразователь частоты (ПЧ) на транзисторах или тиристорах.

• ПЧ - на полную мощность АД.

• Способ основан на изменении n1.

• Для устойчивой работы АД необходимо сохранение перегрузочной способности k=Mm/Mн>1,7…2.

• 2. Режим постоянной мощности

2.Регулирование изменением числа p

• На статоре - полюснопереключаемые обмотки, при переключении секций обмотки получают разное р.

• При изменении р изменяется n1.

• Способ - только для АД с кз ротором.

• Промышленностью серийно выпускаются многоскоростные двигатели. (Так для серийного 4А180М12/8/6/4, имеющего 12, 8, 6 и 4 полюса, частота вращения изменяется в соотношении 500, 750, 1000 и 1500 об/мин).

3. Регулирование изменение скольжения

• Скольжение при постоянном моменте нагрузки и частоте питания

• 2.Регулирование путем включения в цепь обмотки ротора добавочных сопротивлений Rд

• - только для АД с фазным ротором, который имеет кольца для подключения Rд.

• Rд - на длительный режим работы.

• При этом Mm=const, а sk возрастает.

• Механическая характеристика при Rд=0 – естественная, при Rд>0 – реостатные.

• Требуемое Rд для уменьшения частоты вращения с n2 (скольжение по естественной характеристике se) до n2’(скольжение по искусственной реостатной характеристике su) может быть получено из

16.Ускоренное торможение АЭП

• - необходимо для повышения эффективности работы ПМ.

• Торможение АД начинается после отключения его от сети, торможение происходит только под действием малого по величине момента трения в подшипниках, то выбег двигателя может достигать десятков…сотен секунд.

• Для уменьшения времени торможения используют режимы ускоренного электромагнитного торможения.

• Суть этих методов состоит в изменении знака электромагнитного момента и превращении его в тормозной момент.

2.Динамическое торможение

• - обмотку статора отключают от сети переменного тока и подключают к источнику постоянного тока.

• Постоянный ток статора создает неподвижное в пространстве поле n1=0.

• При вращении ротора в нем наводится ЭДС Еn2 и создается тормозной М.

• Для реализации способа необходим источник постоянного тока. Недостаток способа – недостаточная эффективность торможения при малых частотах вращения, когда М стремится к нулю.

17.Работа АД от однофазной сети

• Однофазная сеть переменно тока распространена в быту, в типографиях, издательствах, в устройствах автоматики и т.п.

Трехфазные АД при работе от однофазной сети

• АД с трехфазной обмоткой универсальные – они могут работать как от трехфазной, так и от однофазной сети.

• В последнем случае их включают как конденсаторные по одной из схем Значение рабочей емкости и напряжение на конденсаторе Uk для частоты питания 50 Гц

18.Пуск АД с к.з. ротором

Пуск при пониженном напряжении

• Для АД, работающих в номинальном режиме при соединении обмотки статора треугольником, на время запуска обмотку переключают на звезду. При этом фазное напряжение уменьшается в раз. Во столько же раз уменьшается пусковой ток. Недостаток способа – пусковой момент существенно уменьшается в 3 раза (поскольку M≡U2 ), что не позволяет применять способ для пуска АД при значительной нагрузке на валу.

Использование АД с улучшенными пусковыми характеристиками

• Промышленностью выпускаются специальные АД с глубокими пазами на роторе или с двумя клетками на роторе.

• В момент включения АД, когда частота токов в роторе имеет наибольшее значение (f2=f1), имеет место эффект вытеснения тока в верхнюю часть глубокого паза, либо в верхнюю клетку ротора, имеющую большое сопротивление.

• Указанное эквивалентно увеличению сопротивления ротора R2! и приводит к снижению пускового тока и увеличению пускового момента. По мере увеличения частоты вращения частота токов в роторе уменьшается, и ток равномерно распределяется по обмотке ротора, что снижает сопротивление ротора и потери в роторе.

Рабочие характеристики

• - зависимости от полезной мощности на валу двигателя P2 : , cos, момента на валу M, I1, P1, s и n2 при U1и f1=const.

Векторная диаграмма

• - строится на основе уравнений напряжения и токов.

• Угол сдвига фаз между ЭДС и током ротора:

Московский государственный университет печати

Кафедра электротехники и электроники

Видеокурс: «ЭЛЕКТОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ»

Разработал:

доцент к.т.н. Никаноров В.Б.

Показать полностью…
Похожие документы в приложении