НЕКОТОРЫЕ СВОЙСТВА АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

⇐ ПредыдущаяСтр 66 из 75Следующая ⇒

Вращающий момент электродвигателей и момент сопротивления механизма. Нормальный установившийся режим работы электродвигателя характеризуется равенством момента М_д, развиваемого электродвигателем, и момента сопротивления М_с механизма, приводимого электродвигателем:

М_д = М_С. (18-1)

Если М_д< М_с, то электродвигатель будет тормозиться, а если М_д> М_с, то частота вращения электродвигателя будет увеличиваться.

При неизменном напряжении питающей сети момент, развиваемый электродвигателем, зависит от частоты вращения п или, что то же, от скольжения s (рис. 18-1). В нормальных условиях равенство М_д= М_с имеет место при s = 2 ÷ 5%. Максимальный момент двигателя М_д.макс равен примерно двукратному номинальному моменту, т. е.

Частота вращения n_к и скольжение s_к, соответствующие максимальному моменту, называются критическими.

Пусковой момент М_д._пуск, соответствующий частоте вращения п = 0 или скольжению s = 1, в зависимости от конструкции электродвигателя имеет различные величины (кривые 1, 2, 3 рис. 18-1).

Характеристики моментов сопротивления механ и з м о в, приводимых электродвигателями, в зависимости от их частоты вращения могут быть разделены на два типа: зависящие от частоты вращения (кривая 5) и не зависящие от нее (кривая 4, рис. 18-1).

Момент сопротивления, не зависящий от частоты вращения, имеют, например, шаровые мельницы. Момент сопротивления, резко зависящий от частоты вращения, имеют все центробежные механизмы.

Ток, потребляемый статором электродвигателя из сети, I_д состоит из тока намагничивания I_нам статора и тока ротора, приведенного к обмотке статора, I'_рот, т. е.

Это следует из схемы замещения, представленной на рис. 18-2.

Ток в роторе определяется наведенной в нем э.д.с, которая зависит от скольжения (т. е. скорости пересечения обмотки ротора магнитным потоком статора электродвигателя). В результате этого токи ротора и статора также меняются с изменением скольжения.

Примерный характер зависимости периодической составляющей тока статора I_д и сопротивления электродвигателя z_д от скольжения представлен на рис. 18-3.

При нормальной работе электродвигателя, когда скольжение составляет 2—5% (т. е. близко к нулю), сопротивление ротора очень велико, ток ротора мал, а значит мал и ток статора, так как ветвь намагничивания имеет большое сопротивление.

Пуск электродвигателей. При пуске, т. е. подаче напряжения на неподвижный электродвигатель, сопротивление его мало и ток ротора имеет максимальное значение. Соответственно максимальное значение имеет и ток статора. Ток статора при пуске электродвигателя называется пусковым током. По величине начальный пусковой ток равен току трехполюсного к. з. за сопротивлением, равным сопротивлению неподвижного электродвигателя.

Пусковой ток состоит из переменной составляющей, затухающей по мере увеличения частоты вращения, и апериодической составляющей, которая затухает по экспоненциальной кривой в течение нескольких периодов.

Осциллограмма пуска двигателя представлена на рис. 18-4. Из осциллограммы видно, что по мере разворота ток, потребляемый электродвигателем, меняется сначала мало и только при приближении к синхронной частоте вращения он быстро спадает. Объясняется это характером изменения сопротивления двигателя.

Периодическая составляющая пускового тока электродвигателя /_п._пуск при неподвижном роторе обычно в 4—8 раз превосходит его номинальный ток. В отдельных случаях эта величина бывает больше. Максимальный пик тока с учетом апериодической составляющей достигает:

Продолжительность затухания периодической составляющей пускового тока до значения номинального тока зависит от параметров электродвигателя и условий пуска.

При пуске с нагрузкой развертывание электродвигателя до номинальной скорости происходит медленнее и продолжительность спада тока увеличивается. Это объясняется тем, что ускорение вращения ротора зависит от величины избыточного момента:

Если М_дпревосходит М_с во все время пуска, то электродвигатель пускается быстро и легко. Как видно из рис. 18-1, электродвигатели, приводящие механизмы с зависимым от частоты вращения моментом сопротивления, пускаются легче, чем электродвигатели, приводящие механизмы с независимым от частоты вращения моментом сопротивления. В последнем случае при недостаточной величине пускового момента электродвигатели могут вообще не развернуться (кривые 2 и 4, рис. 18-1), так как, начиная со скольжения, соответствующего точке а, М_с превосходит М_ди, следовательно, избыточный момент на валу двигателя отрицательный.

Электродвигатели с фазным ротором при отсутствии пускового сопротивления в цепи обмотки ротора имеют меньший начальный момент по сравнению с другими типами электродвигателей.

Поэтому по условиям самозапуска для ответственных механизмов собственных нужд предпочитают применять электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Электродвигатели с глубоким пазом и двойной обмоткой ротора имеют наиболее благоприятный пусковой момент (кривая 3, рис. 18-1). Длительность пуска электродвигателей t_пуск, как правило, не превосходит 10—15 с, и только у электродвигателей с тяжелыми условиями пуска эта величина может быть значительно больше.

При возникновении к. з. в питающей сетивблизи зажимов электродвигателя последний за счет внутренней э. д. с, поддерживаемой энергией магнитного поля, посылает к месту к. з. быстро затухающий ток. По величине броски тока к. з. могут достигать значений пусковых токов.

Зависимость момента электродвигателей от напряжения характеризуется соотношением

При к. з. в сети напряжение на зажимах электродвигателей снижается. В результате этого моменты электродвигателей уменьшаются и двигатели начинают тормозиться, увеличивая скольжение (рис. 18-5) до тех пор, пока вновь не восстановится равенство (18-1).

Если при этом окажется, что М_д.макс = М_с (точка а на рис. 18-5), то электродвигатель будет находиться на пределе устойчивой работы и будет иметь скольжение, равное критическому. При дальнейшем снижении напряжения электродвигатель будет тормозиться вплоть до полной остановки.

Для электродвигателей, приводящих механизмы с независимым от частоты вращения моментом М_с (прямая2 на рис. 18-5), легко может быть определено предельное снижение напряжения U_пред, при котором еще сохраняется устойчивая работа. Действительно, учитывая соотношение (18-5) и полагая М_д.НОм = М_с, имеем:

а принимая во внимание выражение (18-2), из (18-6) получаем:

Электродвигатели, приводящие механизмы с зависимым от частоты вращения моментом М_с (кривая 3 на рис. 18-5), во многих случаях сохраняют устойчивую работу даже при большом снижении напряжения питания.

После отключения к. з. напряжение питания восстанавливается до нормального значения или из-за повышенного тока электродвигателей оказывается несколько ниже этого значения и момент, развиваемый электродвигателем, определяется кривой 1" (рис. 18-5). Дальнейшее поведение электродвигателя будет зависеть от скольжения, имевшего место в момент восстановления напряжения, и соответствующих ему значений М_л и М_с. При М_д> М_сэлектродвигатель развернется до нормальной частоты вращения, а при М_д< М_с будет продолжать тормозиться до полной остановки. В этом случае электродвигатель необходимо отключить, так как он будет потреблять пусковой ток, не имея возможности развернуться.

Самозапуск электродвигателей несколько тяжелее обычного пуска. Объясняется это тем, что при самозапуске электродвигатели пускаются нагруженными, а электродвигатели с фазным ротором пускаются без пускового реостата в цепи ротора, что уменьшает их пусковой момент и увеличивает пусковой ток, и, наконец, пускается большое количество электродвигателей одновременно, что вызывает падение напряжения в питающей сети от суммарного пускового тока. Все это снижает пусковой момент и утяжеляет процесс пуска.

Самозапуск короткозамкнутых электродвигателей, а тем более электродвигателей с глубоким пазом и двойнойобмоткой ротора проходит сравнительно легко. Опыт эксплуатации показывает, что самозапуск электродвигателей с фазным ротором неопасен для этих двигателей ивозможен даже при условии, что пусковой момент при отсутствии пускового сопротивления в роторе больше момента сопротивления механизма.

Для обеспечения самозапуска необходимо выполнение двух условий:

а) Начальное значение восстановившегося напряжения должно быть достаточным для развертывания электродвигателей или, иначе говоря, при начальном значении восстановившегося напряжения (U_д) должно обеспечиваться условие

б) Защита электродвигателей не должна их отключать под действием тока самозапуска.

Проведенные исследования показали, что самозапуск электродвигателей собственных нужд электростанцийвозможен даже в тех случаях, когда в первый момент после восстановления напряжения величина его составляет 0, 55 U_ном. При этом продолжительность самозапуска всех электродвигателей составляет 30—35 с, что допустимо по условиям их нагрева.

⇐ Предыдущая 61 62 63 64 656667 68 69 70 Следующая ⇒