Круговая диаграмма асинхронного двигателя

⇐ ПредыдущаяСтр 33 из 85Следующая ⇒

Представим схему замещения асинхронного двигателя (рис. 12.2, 6) в упрощенном виде (рис. 14.4), где R₁= r₁+ r_m, Х₂ = х₁ + с₁х'₂; R₂= r₁ + c₁r'₂/ s и Х₂ = x₁ + с₁х'₂. Ветвь намагничивания R₁ + jX₁ не содержит переменных параметров, поэтому векторная диаграмма для нее содержит лишь два вектора: вектор тока и вектор напряжения , сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол φ ₀ (рис. 14.5, а). Что же касается рабочей ветви R₂ + jX₂, то она содержит переменный параметр R₂, Диаграмму для этой ветви удобно представить в виде прямоугольного треугольника напряжений ABC, у которого катеты АВ и ВС представляют собой индуктивное падение напряжения = j X₂ и активное падение напряжения = R₂, а гипотенуза АС - вектор приложенного напряжения = + j , (рис. 14.5, б).

Разделив каждую сторону треугольника ABC на Х₂, получим треугольник HDC, в котором катет HD изображает вектор тока - (рис. 14.5, в). Под углом φ ₂ = arctg (X₂/ R₂) к вектору тока - . в положительном направлении оси ординат проведем вектор напряжения . Если изменить активное сопротивление R₂ то изменится и ток в цепи, а катеты займут новое положение: HD₁ и D₁C. Но гипотенуза U₁/ X₂треугольника останется неизменной. Таким образом, новый режим работы электрической цепи будет определен на диаграмме положением точки D₁.Если же активное сопротивление цепи изменять в широких пределах (от нуля до бесконечности), то вектор тока - будет занимать различные положения на диаграмме, описывая своим концом (точка D) окружность диаметром U₁/ X₂. При R₂ = 0 (нагрузка чисто индуктивная) точка Dсовместится с точкой С. При R₂ = ∞ ток = 0, а поэтому точка Dсовместится с точкой H. При любом промежуточном значении сопротивления R₂ конец вектора тока - занимает различные

Рис. 14.4. Упрощенная схема замещения

асинхронного двигателя

положения на окружности НDС, которую принято называть окружностью токов.

Полученная диаграмма называется круговой. Если же совместить диаграммы, показанные на рис. 14.5, а и б, то получим круговую диаграмму схемы замещения на рис. 14.4 или, что одно и то же, схемы замещения, изображенной на рис. 12.2, б, т. е. круговую диаграмму асинхронного двигателя(рис. 14.5, г). Сложив векторы токов I₀ и - получим вектор тока статора , сдвинутого по фазе относительно напряжения , на угол φ ₁,. Диаметр окружности токов круговой диаграммы = (U₁ /х_к )/m_i, где m_i — масштаб тока, А/мм.

Построение круговой диаграммы. Для построения круговой диаграммы асинхронного двигателя необходимо знать: напряжение сети (фазное) U₁, ток холостого хода (фазный) I₀, угол сдвига фаз φ ₀ между I₀ и U₁, ток короткого замыкания I_к.ном, а также сопротивление к.з. Z_K = r_к + jx_K.

Если построение диаграммы ведется при расчете двигателя, то необходимые параметры определяются в процессе расчета. Если же круговую диаграмму нужно построить для готового двигателя, то необходимо для определения исходных параметров диаграммы

Рис 14.5. К обоснованию круговой диаграммы асинхронного двигателя

воспользоваться результатами опытов х.х. и к.з.

Круговую диаграмму строят в следующем порядке. Проводят оси координат и на оси ординат строят вектор напряжения (рис. 14.6). Выбрав масштаб тока m₁ (А/мм), проводят вектор тока I₀ (отрезок ОН) под углом φ ₀ к оси ординат. Из точки H, называемой точкой х.х., соответствующей скольжению s = 0, проводят прямую, параллельную оси абсцисс, на которой откладывают отрезок НС, равный диаметру окружности токов (мм)

D_i = (U₁/x_к)/ m_i. (14-17)

Рис 14.6. Круговая диаграмма асинхронного двигателя

Для обеспечения достаточной точности при последующем использовании круговой диаграммы следует принять масштаб тока m_i - таким, чтобы диаметр D_i был не менее 200 мм, при этом все построения следует вести остро отточенным карандашом.

Разделив отрезок НСна две равные части, получаем точку О₁, из которой радиусом D_i/ 2 проводим полуокружность. Затем из точки Н в масштабе токов проводят дугу радиусом, эквивалентным току к.з. I_к.ном. В месте пересечения этой дуги и полуокружности токов получаем точку К, называемую точкой к.з.Соединив точки Н и К, получаем вектор тока короткого замыкания = I_п. Точке Кна диаграмме соответствует скольжение s= 1.

На средней части отрезка О₁Сотмечаем точку F, в которой восставляем перпендикуляр к диаметру НС. На этом перпендикуляре отмечаем отрезок

FF₁ = HF(r₁/ x_к). (14.18)

Из точки Н через точку F₁ проводим прямую до пересечения с окружностью в точке Т.Точка Т соответствует скольжению s = ± ∞ (ротор вращается по часовой стрелке или против нее с бесконечно большой скоростью).

Таким образом, на круговой диаграмме отмечены три характерные точки: Н (s = 0), К(s = 1) и Т (s = ± ∞ ). Между этими точками расположены три зоны возможных режимов асинхронной машины. При обходе окружности токов по часовой стрелке этим режимам соответствуют:

а) дуга НК— двигательный режим (s = 0 ÷ 1);

б) дуга КТ— тормозной режим (s= 1 ÷ ∞ );

в) дуга ТСН (включая не показанную на рис. 14.6 нижнюю полуокружность) — генераторный режим (s = - ∞ ÷ 0 ).

Соединив точки Ни К, получим линию полезной мощности НК, соединив точки Н к Т, получим линию электромагнитной мощности НТ.

Точка Е на круговой диаграмме соответствует максимальному моменту, т. е. критическому скольжению s_кр. Положение этой точки определяется следующим образом: из точки О₁опускают перпендикуляр на линию электромагнитной мощности НТи продолжают его до пересечения с окружностью токов в точке Е.

Рассматриваемая круговая диаграмма является упрощенной, так как она построена при предположении постоянства активных и индуктивных сопротивлений схемы замещения асинхронного двигателя. Однако эти сопротивления при изменениях нагрузки двигателя меняют свои значения. Объясняется это тем, что с ростом нагрузки усиливается магнитное насыщение зубцовых слоев статора и ротора, что ведет к уменьшению индуктивных сопротивлений х₁, х_mи х'₂. Кроме того, рост нагрузки двигателя сопровождается увеличением скольжения, а следовательно, и увеличением частоты тока в обмотке ротора. Это является причиной усиления эффекта вытеснения тока [см. § 15.3] - явления, вызывающего увеличение активного сопротивления обмотки ротора r₂'. Практика применения упрощенной круговой диаграммы показывает, что ошибка от применения упрощенной круговой диаграммы становится заметной при скольжениях s > s_кр, а при скольжениях, превышающих 0, 4—0, 5, эта ошибка недопустима.

⇐ Предыдущая 28 29 30 31 323334 35 36 37 Следующая ⇒