Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron Caracteristica naturală a unui motor asincron
Proiectarea și aplicarea IM cu scurtcircuit. rotor.
1) Stator fix: un miez din oțel electric laminat cu (de obicei) înfășurări trifazate care formează poli și deplasați în spațiu cu 120 de grade.
Înfășurarea statorului este de obicei izolată cu lac.
2) Rotor mobil cu colivie: miez de tip stator. Înfășurare în fante - tije de cupru sau aluminiu scurtcircuitate cu inele la capetele miezului.
Înfășurarea rotorului la unele motoare de putere redusă este realizată din aluminiu turnat sub presiune.
La motoarele de putere mică, spațiul de aer dintre stator și rotor este de 0,2 - 0,3 mm, la motoarele de mare putere este de câțiva milimetri.
13. Funcționare IM în modul de frânare cu contracomutare.
Este necesar să puneți circuitul în sens invers și să îl opriți la o viteză de zero. Controlul vitezei este efectuat de un releu de viteză.
Metode de reglare a vitezei de rotație a unui motor asincron.
Pentru motoare asincrone cu scurtcircuit. rotor
Pentru un motor cu rotor bobinat: prin comutarea numărului de trepte din reostat din circuitul rotorului.
Pornirea unui motor cu inducție cu un rotor bobinat.
Includerea reostatelor de reglare a pornirii în rotor vă permite să accelerați motorul treptat, fără a depăși curentul de pornire mai mult de 2-3 nominal.
Program – trei pași
Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron, analiza acestuia.
1x.x 2 - modul nominal 3 - capacitate de suprasarcină 4 - pornire
1.Caracteristici mecanice sunt construite în 4 puncte:
unde: – viteza sincronă;
– viteza nominală;
– alunecarea este esențială
ƛ - capacitatea de suprasarcină a motorului;
Cuplul este nominal;
Viteza nominala de rotatie;
17. Principiul de funcționare al unui motor asincron.
Cele trei faze ale înfășurării statorului (primar) a IM sunt alimentate cu tensiune alternativă u a = U m păcat (w t), u b = U m păcat (w t-p/3); u c = U m păcat (w t-2p/3), unde w=2π f 1 .
Curenții de fază încep să curgă în înfășurări, de asemenea deplasați unul față de celălalt cu 120 de grade electrice.
Apare un câmp magnetic stator care se rotește cu o viteză unghiulară Ω 0 =2π f 1 /p.
Câmpul magnetic al statorului traversează conductoarele înfășurării rotorului (înfășurarea secundară) și induce un EMF în el:
Direcţie E 2 este determinată de regula mâinii drepte. EMF indus creează curenți într-o înfășurare închisă.
Rezistența inductivă (inductanța) tijelor rotorului este mică, curentul este practic în fază cu EMF.
Ca urmare a interacțiunii curenților rotorului cu fluxul magnetic, apar forțe mecanice care acționează asupra conductoarelor rotorului, a căror direcție este determinată de regula stângii și de un moment electromagnetic rotativ.
În acest caz, pentru a crea cuplu, este necesar ca fluxul statorului traversează conductoarele rotorului, adică câmpul statorului să se rotească cu o viteză mai mare decât viteza de rotație a rotorului. Această diferență de viteză de rotație se numește alunecare.
Astfel, trăsătura distinctivă a IM, care i-a dat numele, este că câmpul statorului și rotorul se rotesc la viteze diferite, adică. desincronizat sau asincron.
Dacă schimbați direcția de rotație a câmpului statorului, rotorul va începe, de asemenea, să se rotească în cealaltă direcție - aceasta este inversare. Pentru a face acest lucru, este suficient să schimbați oricare două faze.
18.Metode de pornire a motoarelor asincrone cu scurtcircuit. rotorul și caracteristicile acestora
Toate metodele realizează o reducere a curentului de pornire. Pornirea directă este permisă dacă puterea motorului este scăzută sau motorul pornește fără sarcină.
1. Prin modificarea rezistenței în circuitul statorului, utilizat la ascensoare, dezavantaje: capacitatea de suprasarcină și scăderea cuplului de pornire
2. Schimbarea tensiunii și a frecvenței simultan: utilizarea unui convertor de tensiune de frecvență, cea mai bună metodă în ceea ce privește reglabilitatea, necesită echipamente scumpe
3 Schimbând doar valoarea tensiunii: rezultatul este același ca în primul caz.
4. Trecerea de la triunghi la stea (schimbarea numărului de perechi de poli)
Motoarele asincrone (IM) sunt cel mai comun tip de motor, deoarece... sunt mai simple și mai fiabile în funcționare, cu putere egală au mai puține greutate, dimensiuni și costuri în comparație cu DPT. Schemele de circuit pentru pornirea tensiunii arteriale sunt prezentate în Fig. 2.14.
Până de curând, IM-urile cu rotoare cu colivie de veveriță erau folosite în acționările electrice nereglementate. Cu toate acestea, odată cu apariția convertoarelor de frecvență tiristoare (TFC) ale tensiunii care furnizează înfășurările statorice ale IM, motoarele cu cuști de veveriță au început să fie utilizate în acționările electrice reglabile. În prezent, tranzistoarele de putere și controlerele programabile sunt utilizate în convertoarele de frecvență. Metoda de control al vitezei se numește puls și îmbunătățirea acesteia este cea mai importantă direcție în dezvoltarea acționărilor electrice.
Orez. 2.14. a) schema de circuit pentru pornirea unui IM cu rotor cu colivie;
b) schema de circuit pentru pornirea unui IM cu rotor înfăşurat în fază.
Ecuația pentru caracteristicile mecanice ale tensiunii arteriale poate fi obținută pe baza circuitului echivalent al tensiunii arteriale. Dacă neglijăm rezistența activă a statorului în acest circuit, atunci expresia caracteristicii mecanice va avea forma:
,
Aici M k – moment critic; S la- alunecarea critică corespunzătoare; U f– valoarea efectivă a tensiunii de fază a rețelei; ω 0 =2πf/p– viteza unghiulară a câmpului magnetic rotativ al IM (viteza sincronă); f– frecvența tensiunii de alimentare; p– numărul de perechi de poli ai IM; x k– rezistența inductivă de fază a scurtcircuitului (determinată din circuitul echivalent); S=(ω 0 -ω)/ω 0– alunecare (viteza rotorului raportată la viteza câmpului rotativ); R21– rezistența activă totală a fazei rotorului.
Caracteristicile mecanice ale unui IM cu rotor cu colivie sunt prezentate în Fig. 2.15.
Orez. 2.15. Caracteristicile mecanice ale unui motor cu inducție cu rotor cu colivie.
Pe el se pot distinge trei puncte caracteristice. Coordonatele primului punct ( S=0; ω=ω 0 ; M=0). Corespunde regimului ideal de mers în gol, când viteza rotorului este egală cu viteza câmpului magnetic rotativ. Coordonatele celui de-al doilea punct ( S=S la; M=M k). Motorul funcționează la cuplul maxim. La M s >M k rotorul motorului va fi forțat să se oprească, ceea ce este un scurtcircuit pentru motor. Prin urmare, cuplul motor în acest punct este numit critic M k. Coordonatele celui de-al treilea punct ( S=1; ω=0; M=M p). În acest moment, motorul funcționează în modul de pornire: turația rotorului ω=0 și cuplul de pornire acționează asupra rotorului staționar M p. Secțiunea caracteristicii mecanice situată între primul și al doilea punct caracteristic se numește secțiune de lucru. Pe el, motorul funcționează în regim stabil. Pentru un IM cu rotor cu colivie, dacă sunt îndeplinite condițiile U=U nȘi f=f n caracteristica mecanică se numește naturală. În acest caz, pe secțiunea de lucru a caracteristicii există un punct corespunzător modului nominal de funcționare al motorului și având coordonate ( S n; ω n; M n).
Caracteristicile electromecanice ale tensiunii arteriale ω=f(I f), care este prezentat ca o linie întreruptă în Fig. 2.15, spre deosebire de caracteristica electromecanică a DPT, coincide cu caracteristica mecanică numai în secțiunea sa de lucru. Acest lucru se explică prin faptul că, în timpul pornirii, datorită frecvenței schimbătoare a fem. în înfăşurarea rotorului E 2 se modifică frecvența curentului și raportul dintre rezistența inductivă și cea activă a înfășurării: la începutul pornirii, frecvența curentului este mai mare, iar rezistența inductivă este mai mare decât cea activă; cu creșterea vitezei rotorului ω frecvența curentului rotorului și, prin urmare, rezistența inductivă a înfășurării sale, scade. Prin urmare, curentul de pornire al IM în modul de pornire directă este de 5-7 ori mai mare decât valoarea nominală eu fn, și cuplul de pornire M p egală cu nominală M n. Spre deosebire de DPT, unde la pornire este necesară limitarea curentului de pornire și a cuplului de pornire, la pornirea unui IM, curentul de pornire trebuie limitat și cuplul de pornire crescut. Ultima circumstanță este cea mai importantă, deoarece DPT cu excitație independentă începe când Domnișoară<2,5М н , DPT cu excitaţie secvenţială la Domnișoară<5М н , și tensiunea arterială atunci când se lucrează la o caracteristică naturală la Domnișoară<М н .
Pentru un IM cu rotor cu veveriță, creșterea M p este asigurată de un design special al înfășurării rotorului. Canelura pentru înfășurarea rotorului este făcută adâncă, iar înfășurarea în sine este dispusă în două straturi. La pornirea motorului, frecventa E 2 iar curenții rotorului sunt mari, ceea ce duce la apariția unui efect de deplasare a curentului - curentul curge numai în stratul superior al înfășurării. Prin urmare, rezistența înfășurării și cuplul de pornire al motorului cresc M P. Valoarea sa poate ajunge 1,5 milioane n.
Pentru un IM cu rotor bobinat, crește M P este asigurată prin modificarea caracteristicilor sale mecanice. Daca rezistenta R P, inclus în circuitul de curgere a curentului rotorului, este egal cu zero - motorul funcționează la o caracteristică naturală și MP =M N. La R P >0 rezistența activă totală a fazei rotorului crește R21. Alunecare critică S la pe măsură ce crește R21 crește de asemenea. Ca urmare, într-un IM cu un rotor bobinat, introducerea R Pîn circuitul de curgere a curentului rotorului duce la o deplasare M K spre alunecări mari. La S K = 1 M P = M K. Caracteristicile mecanice ale IM cu rotor bobinat la R P >0 se numesc artificiale sau reostat. Ele sunt prezentate în Fig. 2.16.
Caracteristica mecanică a motorului este dependența turației rotorului de cuplul de pe arbore n = f (M2). Deoarece cuplul în gol este mic sub sarcină, atunci M2 ? M iar caracteristica mecanică este reprezentată de dependența n = f (M). Dacă luăm în considerare relația s = (n1 - n) / n1, atunci caracteristica mecanică poate fi obținută prezentând dependența sa grafică în coordonatele n și M (Fig. 1).
Fig.1.
Caracteristica mecanică naturală a unui motor asincron corespunde circuitului principal (de plăcuță) al conexiunii acestuia și parametrilor nominali ai tensiunii de alimentare. Caracteristicile artificiale se obțin dacă sunt incluse elemente suplimentare: rezistențe, reactoare, condensatoare. Când motorul este alimentat cu o tensiune nenominală, caracteristicile diferă și de caracteristicile mecanice naturale.
Caracteristicile mecanice sunt un instrument foarte convenabil și util pentru analiza modurilor statice și dinamice ale unei acționări electrice.
Date pentru calcularea caracteristicilor mecanice pentru un anumit motor și un anumit motor:
Un motor asincron trifazat cu rotor cu colivie este alimentat de la o rețea cu o tensiune de = 380 V la = 50 Hz.
Parametrii motorului 4AM160S4:
Pn= 12,5 kW,
nn= 1460 rpm,
cosсн= 0,86, сн= 0,89, kн= 2,2
Determinați: curentul nominal în faza de înfășurare a statorului, numărul de perechi de poli, alunecarea nominală, cuplul nominal pe arbore, cuplul critic, alunecarea critică și construiți o caracteristică mecanică a motorului. Soluţie.
(3.1) Putere nominală consumată din rețea:
(3.2) Curentul nominal consumat din rețea:
(3.3) Numărul de perechi de poli
unde n1 = 1500 este viteza sincronă cea mai apropiată de frecvența nominală nн = 1460 rpm.
(3.4) Alunecare nominală:
(3.5) Cuplul nominal pe arborele motorului:
(3.6) Moment critic
Mk = km x Mn = 1,5 x 249,5 = 374,25 Nm.
(3.7) Găsim alunecarea critică substituind M = Mn, s = sn și Mk / Mn = km.
Pentru a construi caracteristicile mecanice ale motorului folosind n = (n1 - s), determinăm punctele caracteristice: punctul de ralanti s = 0, n = 1500 rpm, M = 0, punctul de mod nominal sн = 0.03, nn = 1500 rpm min , Mn = 249,5 Nm și punctul de mod critic sk = 0,078, Mk = 374,25 Nm.
Pentru punctul de plecare sp = 1, n = 0 găsim
Pe baza datelor obținute se construiește o caracteristică mecanică a motorului. Pentru a construi mai precis o caracteristică mecanică, este necesar să se mărească numărul de puncte de calcul și să se determine momentele și frecvența de rotație pentru alunecări date.
Construirea caracteristicilor mecanice naturale ale motorului
Caracteristica mecanică a motorului este dependența vitezei de rotație n de cuplul de sarcină M de pe arbore.
Există caracteristici naturale și artificiale ale motoarelor electrice.
Natural o caracteristică mecanică se numește dependența turației motorului de cuplul de pe arbore în condiții nominale de funcționare a motorului în raport cu parametrii acestuia (tensiuni nominale, frecvență, rezistență etc.). Modificarea unuia sau mai multor parametri determină o modificare corespunzătoare a caracteristicilor mecanice ale motorului. Această caracteristică mecanică se numește artificială.
Pentru a construi o ecuație pentru caracteristicile mecanice ale unui motor asincron, folosim formula Klos (4.1):
unde M k este cuplul critic al motorului (4.1.1):;
S k - alunecarea critică a motorului (4.1.2);
Capacitate de suprasarcină a motorului (= 3);
S n - alunecare nominală a motorului (4.1.3):
unde n n - viteza de rotație a rotorului;
n 1 - viteza sincronă a câmpului statorului (4.1.4);
unde f este frecvența industrială a curentului rețelei de alimentare, (f = 50 Hz) (4.1.5);
P - numărul de perechi de poli (pentru motor 4AM132S4 P=2)
Alunecarea nominală a motorului 4AM132S4
Alunecare critică a motorului
Moment critic motor
Pentru a construi caracteristicile în coordonate, trecem de la alunecare la numărul de rotații pe baza ecuației
Alunecarea este specificată în intervalul de la 0 la 1
S = 0 n = 1500 . (1 - 0) = 1500 rpm;
Caracteristicile mecanice ale motoarelor asincrone
Motoarele cu inducție sunt principalele motoare care sunt cele mai utilizate pe scară largă atât în industrie, cât și în producția agro-industrială. Au avantaje semnificative față de alte tipuri de motoare: sunt ușor de operat, fiabile și cu costuri reduse.
Într-un motor asincron trifazat, atunci când înfășurarea statorului este conectată la o rețea de tensiune alternativă trifazată, se creează un câmp magnetic rotativ, care, traversând conductorii înfășurării rotorului, induce o fem în ele, sub influența care curent şi flux magnetic apar în rotor. Interacțiunea fluxurilor magnetice ale statorului și rotorului creează cuplul motorului. Apariția EMF și, prin urmare, a cuplului, în înfășurarea rotorului este posibilă numai dacă există o diferență între vitezele de rotație ale câmpului magnetic al statorului și al rotorului. Această diferență de viteză se numește alunecare.
Alunecarea unui motor cu inducție este o măsură a cât de mult întârzie rotorul în rotație în spatele rotației câmpului magnetic al statorului. Este notat cu litera S si este determinata de formula
, (2.17)
unde w 0 este viteza unghiulară de rotație a câmpului magnetic al statorului (viteza unghiulară sincronă a motorului); w este viteza unghiulară a rotorului; ν – viteza de rotație a motorului în unități relative.
Viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului depinde de frecvența curentului rețelei de alimentare fși numărul de perechi de poli R motor: . (2.18)
Ecuația pentru caracteristicile mecanice ale unui motor asincron poate fi derivată pe baza circuitului echivalent simplificat prezentat în Fig. 2.11. Următoarele denumiri sunt utilizate în circuitul echivalent: U f- tensiunea fazei primare; eu 1- curent de fază în înfăşurările statorului; eu 2- curent redus in infasurarile rotorului; X 1– reactanța înfășurării statorului; R 1, R 1 2– rezistențe active în înfășurările statorului și respectiv rotorului redus; X 2΄ - reactanță redusă în înfășurările rotorului; R0, X 0- rezistenta activa si reactiva a circuitului de magnetizare; S– alunecare.
În conformitate cu circuitul echivalent din Fig. 2.11, expresia pentru curentul rotorului are forma
Orez. 2.11. Schema de înlocuire a unui motor asincron
Cuplul unui motor cu inducție poate fi determinat din expresie Мw 0 S=3(I 2 ΄) 2 R 2 conform formulei
Înlocuirea valorii curente eu 2 ΄ de la formula (2.19) la formula (2.20), determinăm cuplul motor în funcție de alunecare, adică. expresia analitică a caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron are forma
Graficul de dependență M= f (S) pentru modul motor este prezentat în Fig. 2.12. În timpul accelerării, cuplul motorului se modifică față de cuplul de pornire Mn până la momentul maxim, care se numește momentul critic M to. Alunecarea și turația motorului corespunzătoare celui mai mare (maxim) cuplu sunt numite critice și sunt desemnate în consecință S la, w la. Echivalând derivata cu zero în expresia (2.21), obținem valoarea alunecării critice S k, la care motorul dezvoltă cuplul maxim:
Unde X k = (X 1 + X 2 ΄) – reactanța motorului.
Pentru modul motor S la luate cu semnul „plus”, pentru supersincron - cu semnul „minus”.
Înlocuirea valorii S la(2.22) în expresia (2.21), obținem formulele pentru momentul maxim:
a) pentru modul motor
b) pentru frânarea supersincronă
Semnul plus în egalitățile (2.22) și (2.23) se referă la modul motor și frânarea cu comutare înapoi; semnul minus în formulele (2.21), (2.22) și (2.24) - la modul supersincron al unui motor care funcționează în paralel cu rețeaua (cu w>w 0).
După cum se poate observa din (2.23) și (2.24), cuplul maxim al unui motor care funcționează în modul de frânare supersincronă va fi mai mare în comparație cu modul motor din cauza căderii de tensiune pe R 1(Fig. 2.11).
Dacă expresia (2.21) este împărțită la (2.23) și se fac un număr de transformări ținând cont de ecuația (2.22), putem obține o expresie mai simplă pentru dependență M= f (S):
Unde – coeficient.
Neglijarea rezistenței active a înfășurării statorului R 1, deoarece pentru motoarele asincrone cu o putere mai mare de 10 kW, rezistența R 1 este semnificativ mai mică X k, poate fi echivalat a ≈ 0, obținem o formulă mai convenabilă și mai simplă de calcul pentru determinarea cuplului motor prin alunecarea acestuia (formula Kloss):
. (2.26) Dacă în expresia (2.25) în loc de valorile curente MȘi Sînlocuiți valorile nominale și indicați multiplicitatea momentelor M la /M n prin kmax, obținem o formulă simplificată pentru determinarea alunecării critice:
În (2.27), luați orice rezultat al soluției sub rădăcină cu semnul „+”, deoarece cu semnul „-”, soluția acestei ecuații nu are sens. Ecuațiile (2.21), (2.23), (2.24), (2.25) și (2.26) sunt expresii care descriu caracteristicile mecanice ale unui motor asincron (Fig. 2.12).
Caracteristicile mecanice artificiale ale unui motor asincron pot fi obținute prin modificarea tensiunii sau frecvenței curentului în rețeaua de alimentare sau prin introducerea de rezistențe suplimentare în circuitul statorului sau rotorului.
Să luăm în considerare influența fiecăruia dintre acești parametri ( U, f, R d) asupra caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron.
Influența tensiunii de alimentare. Analiza ecuațiilor (2.21) și (2.23) arată că modificarea tensiunii rețelei afectează cuplul motorului și nu afectează alunecarea critică a acestuia. În acest caz, cuplul dezvoltat de motor se modifică proporțional cu pătratul tensiunii:
M≡ kU 2, (2.28)
Unde k– coeficient în funcție de motor și parametrii de alunecare.
Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron atunci când tensiunea rețelei se modifică sunt prezentate în Fig. 2.13. ÎN în acest caz, U n= U 1 > U 2 > U 3.
Influența rezistenței active externe suplimentare incluse în circuitul statorului.În circuitul statorului sunt introduse rezistențe suplimentare pentru a reduce valorile curentului de pornire și a cuplului (Fig. 2.14a). Căderea de tensiune pe rezistența externă este în acest caz o funcție a curentului motorului. La pornirea motorului, când valoarea curentului este mare, tensiunea de pe înfășurările statorului scade.
Fig.2.14. Schema de conectare (a) și caracteristicile mecanice (b) ale unui motor asincron atunci când rezistența activă este conectată la circuitul statorului
În acest caz, conform ecuațiilor (2.21), (2.22) și (2.23), cuplul de pornire se modifică M p, moment critic M kși viteza unghiulară ω La. Caracteristicile mecanice pentru diferite rezistențe suplimentare din circuitul statorului sunt prezentate în Fig. 2.14b, unde R d 2 >R d 1 .
Influența rezistenței externe suplimentare incluse în circuitul rotorului. Când o rezistență suplimentară este inclusă în circuitul rotor al unui motor cu rotor bobinat (Fig. 2.15a), alunecarea sa critică crește, ceea ce se explică prin expresie.
Fig.2.15. Schema de conectare (a) și caracteristicile mecanice (b) ale unui motor asincron cu rotor bobinat atunci când rezistența suplimentară este conectată la circuitul rotorului
Valoarea R/2 nu este inclusă în expresia (2.23), deoarece această valoare nu afectează MK, prin urmare momentul critic rămâne neschimbat pentru orice R/2. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron cu rotor bobinat cu diferite rezistențe suplimentare în circuitul rotorului sunt prezentate în Fig. 2.15b.
Influența frecvenței rețelei. Modificarea frecvenței curentului afectează valoarea reactanței inductive X la motor asincron și, după cum se poate observa din ecuațiile (2.18), (2.22), (2.23) și (2.24), afectează viteza unghiulară sincronă w 0, alunecarea critică S lași moment critic M la. în plus ; ; w 0 ºf, Unde C1, C2- coeficienți determinați de parametrii motorului independent de frecvența curentului f.
Caracteristicile mecanice ale motorului la schimbarea frecvenței curentului f sunt prezentate în Fig. 2.16.
Fig.2.16. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron atunci când se modifică frecvența rețelei de alimentare
Unitate de curent alternativ
Clasificarea acţionărilor electrice de curent alternativ
Bazat pe motoare sincrone.
a) LED cu excitație electromagnetică,
b) LED cu excitație de la magneți permanenți.
Mașinile sincrone pot funcționa în trei moduri: generator, motor și modul compensator sincron.
Cel mai comun mod de operare al mașinilor sincrone este modul generator. Centralele termice au turbogeneratoare cu o capacitate de 1200 MW la 3000 rpm și 1600 MW la 1500 rpm. Spre deosebire de turbogeneratoarele de mare viteză, hidrogeneratoarele sunt mașini de viteză mică, de obicei cu o axă de rotație verticală. Pentru a crește stabilitatea dinamică a sistemelor de putere și pentru a îmbunătăți calitatea energiei electrice, se folosesc compensatoare sincrone, realizate pe baza mașinilor sincrone cu poli proeminenți și non-salienți.
În modul motor, mașinile sincrone sunt folosite ca motoare de antrenare pentru pompe, ventilatoare și suflante puternice. Puterea maximă a motoarelor sincrone ajunge la câteva sute de megawați. De asemenea, micromotoarele sincrone, în care magneții permanenți sunt utilizați pentru a crea un câmp de excitație, sunt utilizate pe scară largă în diferite acționări electrice.
De obicei, generatoarele și motoarele sincrone sunt operate cu cos φ= 0,8 ÷ 0,9.
Bazat pe motoare asincrone cu rotor în scurtcircuit.
a) tensiune arterială trifazată,
b) tensiunea arterială bifazică.
Bazat pe motoare asincrone cu rotor bobinat.
Mașinile asincrone sunt cele mai utilizate ca motoare. Puterea maximă a motoarelor asincrone este de câteva zeci de megawați. Pentru pompe și tuneluri eoliene sunt produse motoare asincrone cu putere de până la 20 MW. Sistemele de indicatoare folosesc motoare asincrone variind de la fracțiuni de watt la sute de wați.
În prezent, motoarele asincrone sunt produse într-o singură serie. Seria principală de mașini asincrone 4A include motoare de la 0,4 la 400 kW. A fost dezvoltată o singură serie de mașini asincrone AI, AIR, 5A și RA. Motoarele din seria ATD sunt realizate cu un rotor masiv cu cușcă de veveriță și răcirea cu apă a înfășurării statorului.
Motoarele cu inducție cu colivie din seria 4A pot fi împărțite în două tipuri în funcție de gradul de protecție și metoda de răcire. Mașinile sunt închise, protejate de stropii din orice direcție și obiecte cu diametrul mai mare de 1 mm care pătrund în interior și au ventilație externă cu ventilator. Potrivit GOST, această versiune este desemnată IP44. Al doilea tip de proiectare este mașinile cu grad de protecție IP23. Aceste mașini oferă protecție împotriva posibilității de contact a obiectelor cu un diametru mai mare de 12,5 mm cu părțile aflate în rotație ale mașinii. Versiunea IP23 oferă protecție împotriva picăturilor care cad în interiorul mașinii, care se încadrează la un unghi de 60° față de verticală (versiunea rezistentă la picurare).
O trăsătură distinctivă a mașinilor cu rotor bobinat este prezența pe rotor a unei înfășurări formate din conductori de secțiune transversală rotundă sau dreptunghiulară, ale căror începuturi sunt scoase la inele colectoare. Ansamblul inelului colector este scos din cadru, iar inelele colectoare sunt acoperite cu o carcasă. Colectorul de curent este format din perii și suporturi pentru perii. Sistem de ventilație și grad de protecție a motoarelor cu rotor bobinat - IP23 și IP44.
Ecuația caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron. circuit echivalent monofazat.
Spre deosebire de motoare curent continuu este creat fluxul de excitație magnetică al unui motor trifazat curent alternativînfășurează și se rotește. Apariția EMF și a curentului în înfășurarea rotorului și, prin urmare, cuplul pe arbore, este posibilă, după cum se știe, numai dacă există o diferență între viteza de rotație a câmpului și viteza de rotație a rotorului, numită alunecare.
Unde ω – viteza de rotație a rotorului.
Caracteristicile mecanice ale unui motor electric asincron sunt reprezentate ca o dependență a alunecării de cuplul dezvoltat de motor. s=f(M) la o tensiune şi o frecvenţă constante a reţelei de alimentare.
Pentru a obține o expresie analitică a caracteristicilor mecanice ale unui motor trifazat, se utilizează un circuit echivalent al unei faze a motorului atunci când înfășurările statorului și rotorului sunt conectate într-o stea. În circuitul echivalent (Figura 5.2), legătura magnetică dintre înfășurările statorului și rotorului este înlocuită cu una electrică, iar curentul de magnetizare și rezistențele inductive și active corespunzătoare sunt prezentate sub forma unui circuit independent conectat la tensiunea de rețea. .
|
Orez. 5.1. Circuitul echivalent al unei faze a motorului.
Pentru acest desen
Uf– tensiunea fazei primare;
eu 1– curent de fază statoric;
eu 2/ – curent redus al rotorului;
X 1Și X 2 /– reactanța de scurgere redusă primară și secundară;
R0Și X 0– rezistența activă și reactivă a circuitului de magnetizare;
s – alunecarea motorului;
– viteza unghiulară sincronă a motorului, ;
R 1și R 2 / – rezistență activă primară și secundară redusă;
f 1– frecvența rețelei,
R– numărul de perechi de poli.
Parametrii înfășurării rotorului (inductiv, rezistență activă și curent rotor eu 2) sunt date la spirele înfășurării statorului și la modul cu rotor staționar. În plus, circuitul echivalent este considerat cu condiția ca parametrii tuturor circuitelor să fie constanți și circuitul magnetic să fie nesaturat.
În conformitate cu circuitul echivalent de mai sus, putem obține o expresie pentru curentul secundar:
(5.2)
Cuplul unui motor asincron poate fi determinat din expresia pierderii
, Unde
(5.3)
Înlocuirea valorii curente eu 2/ în această expresie, obținem:
(5.4)
Expresie pentru cuplul maxim:
(5.5)
Semnul „+” se referă la modul motor (sau frânarea inversă), semnul „-” se referă la frânarea regenerativă.
După ce l-am desemnat, obținem:
(5.6)
M la- cuplul maxim (cuplul critic) al motorului,
s la- alunecarea critica corespunzatoare momentului maxim.
Din formula 5.5 este clar că, pentru o alunecare dată, cuplul motorului este proporțional cu pătratul tensiunii, prin urmare motorul este sensibil la fluctuațiile tensiunii rețelei.
Figura 5.2 prezintă caracteristicile mecanice ale unui motor asincron în diferite moduri de funcționare. Punctele caracteristice ale caracteristicii sunt:
1) - viteza de rotație a motorului este egală cu viteza sincronă;
2) 
- modul nominal de funcționare al motorului;
3) 
- moment critic in regim motor;
4) 
- cuplul inițial de pornire.
Desemnând multiplicitatea momentului maxim, obținem:
.
Când motorul funcționează numai în modurile de pornire și frânare, aceasta este partea nefuncțională a caracteristicii (hiperbola).
Când funcția este liniară, graficul ei este o linie dreaptă, care se numește partea de lucru a caracteristicilor mecanice ale unui motor asincron. La acest segment al caracteristicilor mecanice, motorul funcționează în regim de echilibru. Pe aceeași parte există puncte corespunzătoare datelor nominale ale motorului: 
.
Orez. 5-2. Caracteristicile mecanice ale unui motor asincron.