ТЕМА 7.4 - ЕЛЕКТРИЧНІ МАШИНИ ЗМІННОГО СТРУМУ. АДКР, АДФР.
Багатофазна система змінного струму утворює обертове магнітне поле. Якщо частота обертання ротора дорівнює частоті обертання магнітного поля, то така частота називається синхронною. Якщо ж частота обертання ротора не дорівнює частоті обертання магнітного поля, то така частота називається асинхронною.
У асинхронному двигуні робочий процес протікатиме тільки за асинхронної частоти, тобто коли частота обертання ротора не дорівнює частоті обертання магнітного поля. Частота обертання ротора може мало чим відрізнятися від частоти обертання поля, але під час роботи двигуна вона завжди буде менша (n2 < n1).
У асинхронних двигунів постійне магнітне поле замінене обертовим магнітним полем, яке утворює трифазна система, ввімкнена в мережу змінного струму. Обертове магнітне поле статора перетинає провідники обмотки ротора й індукує в них ЕРС. Якщо обмотка ротора замкнена на якийсь опір або накоротко, то по ній під дією індукованої ЕРС протікає струм. Внаслідок взаємодії струму в обмотці ротора з обертовим магнітним полем обмотки статора утворюється обертаючий момент, під дією якого ротор починає обертатися за напрямком обертання магнітного поля.
Отже, для зміни напрямку обертання ротора, тобто для реверсування двигуна, потрібно змінити напрямок обертання магнітного поля, утвореного статорною обмоткою. Це досягається зміною чергування фаз статорних обмоток, для чого слід поміняти місцями відносно затискачів мережі будь-які два із трьох проводів, які з'єднують обмотку статора з мережею. Реверсивні двигуни обладнуються перемикачами, за допомогою яких можна змінювати чергування фаз статорних обмоток, а отже, і напрямок обертання ротора.
Якщо припустити, що в певний момент часу частота обертання ротора дорівнює частоті обертання статорного поля, то провідники роторної обмотки не перетинатимуть магнітного поля статора і струму в роторі не буде. У цьому разі обертаючий момент дорівнюватиме нулеві і частота обертання ротора зменшиться порівняно з частотою обертання статорного поля, доки не виникне обертаючий момент, що врівноважує гальмівний момент, який складається з моменту навантаження на валу і моменту сил тертя в машині.
Для нижчих напруг, що зазначені на щитку, статорна обмотка з'єднується трикутником, для вищих — зіркою.
Щоб з'єднати статорні обмотки трикутником, на щитку машини верхні затискачі приєднують перемичками до нижніх, а кожну пару з'єднаних затискачів приєднують до лінійних проводів трифазної мережі. Для вмикання зіркою три нижні затискачі на щитку з'єднують перемичками у спільну точку, а верхні приєднують до лінійних проводів трифазної мережі.
![]() |
|
Приєднання затискачів на щитку двигуна при з'єднанні статорних обмоток трикутником (а) та зіркою (б). | |
![]() |
![]() |
Схеми з’єднання статорних обмоток двигуна: а - трикутником, б - зіркою |
Позначаються виводи обмоток статора асинхронних двигунів таким чином:
С1, С2, С3 - початки обмоток, С4, С5, С6 - кінці обмоток. Але зараз все частіше застосовується нове маркування виводів по ГОСТу 26772-85. U1, V1, W1 - початки обмоток, U2, V2, W2 - кінці обмоток.
При наявності четвертого вивода від нульової точки, при з’єднанні фаз зіркою, він позначається 0.
У однофазних асинхронних двигунів виводи статорних обмоток позначають наступним чином: С1 - початок головної обмотки, С2 - її кінець; В1 - початок допоміжної обмотки, В2 - її кінець.
Залежно від типу роторної обмотки асинхронні машини можуть бути з фазним та короткозамкненим роторами.
![]() |
Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором. |
Двигуни з короткозамкненим ротором простіші і надійніші в експлуатації та значно дешевші, ніж двигуни з фазним ротором. Проте двигуни з фазним ротором, як побачимо нижче, мають кращі пускові та регулювальні характеристики.
Зараз асинхронні двигуни виготовляють переважно з короткозамкненим ротором і тільки при великих потужностях та в спеціальних випадках використовують фазну обмотку ротора.
Поряд з важливими позитивними якостями - простотою конструкції й обслуговування та малою вартістю - асинхронний двигун має й деякі недоліки, з яких найсуттєвішим є відносно низький коефіцієнт потужності (cos φ).
![]() |
Асинхронний двигун з фазним ротором. |
Принцип роботи асинхронної машини заснований на використанні магнітного поля, що обертається. При підключенні до мережі трифазної обмотки статора створюється магнітне поле, що обертається, кутова швидкість якого визначається частотою мережі f і числом пар полюсів обмотки p, тобто ω1=2рf/p
Пересікаючи провідники обмотки статора і ротора, це поле індукує в обмотках ЕРС (згідно закону електромагнітної індукції). При замкнутій обмотці ротора її ЕРС наводить в ланцюзі ротора струм. В результаті взаємодії струму з результуючим магнітним полем створюється електромагнітний момент. Якщо цей момент перевищує момент опору на валу двигуна, вал починає обертатися і приводити в рух робочий механізм. Зазвичай кутова швидкість ротора ω2 не дорівнює кутовій швидкості магнітного поля ω1, званою синхронною. Звідси і назва двигуна асинхронний, тобто несинхронний.
При обертанні ротора із швидкістю ω2>ω1 у напрямі обертання магнітного поля ковзання стає негативним. Машина переходить в генераторний режим і розвиває гальмівний момент. При обертанні ротора в напрямі, протилежному до напряму обертання магнітного поли (s>1), асинхронна машина переходить в режим противключення і також розвиває гальмівний момент. Таким чином, залежно від ковзання розрізняють руховий (s=1÷0), генераторний (s=0÷-∞) режими і режим противключення (s=1÷+∞). Режими генераторний і противключення використовують для гальмування асинхронних двигунів.
Виводи обмоток ротора позначають буквою Р: Р1 - початок першої, Р2 - початок другої, Р3 - початок третьої фази. При чотирьох контактних кільцях нульова точка позначається 0. Контактні кільця позначаються так як і виводи приєднаних до них фаз: Р1 - найбільш віддалене від обмотки кільце, за ним Р2 і т.д. Самі кільця звичайно не маркуються.
![]() |
Пуск асинхронних двигунів. |
Під час ввімкнення асинхронного двигуна в мережу змінного струму по обмотках його статора й ротора протікатимуть струми, сила яких у кілька разів більша від номінальної. Це пояснюється тим що обертове магнітне поле перетинає обмотку нерухомого ротора з високою частотою, яка дорівнює частоті обертання магнітного поля у просторі, й індукує в цій обмотці велику ЕРС. Ця ЕРС утворює в колі ротора струм великої сили, що обумовлює виникнення струму відповідної сили і в обмотці статора.
Зі збільшенням частоти обертання ротора ковзання зменшується, що призводить до зниження ЕРС і сили струму в роторній обмотці. Це в свою чергу обумовлює зменшення сили струму в обмотці статора.
Велика сила пускового струму небажана як для двигуна, так і для джерела, від якого двигун одержує енергію. Коли пуски здійснюються часто, то велика сила пускового струму призводить до різкого підвищення температури обмоток двигуна, а це може обумовити передчасне старіння його ізоляції. У мережі при великій силі струму знижується напруга, що впливає на роботу інших приймачів енергії, ввімкнених у цю ж мережу. Тому прямий пуск двигуна безпосереднім ввімкненням його в мережу допускається лише в тому разі, коли потужність двигуна набагато менша від потужності джерела енергії, яке живить мережу. Якщо потужність двигуна порівнянна з потужністю джерела енергії, то треба зменшити силу струму, споживаного цим двигуном під час пуску.
![]() |
Пуск асинхронного двигуна з фазним ротором за допомогою пускового реостата: 1 - контактні кільця фазного ротора; 2 - обмотка статора; 3 - резистор. |
Якщо такий опір ввімкнути в коло роторної обмотки, то сила струму в ній знизиться, а отже, знизяться сила струму в статорній обмотці і сила струму, споживаного двигуном із мережі. При цьому збільшуються активна складова роторного струму і обертаючий момент, що розвивається двигуном під час пуску.
У пускових реостатів є кілька контактів, тому можна поступово зменшувати опір, введений в коло роторної обмотки. Після досягнення ротором нормальної частоти обертання реостат повністю виводиться, тобто роторну обмотку замикають накоротко. За нормальної частоти обертання ротора ковзання мале і ЕРС, що індукується в його обмотці, також незначна. Тому в колі ротора не потрібен жодний додатковий опір.
Пускові реостати працюють нетривалий час у процесі розгону двигуна і розраховуються на короткочасну дію. Якщо реостат буде ввімкненим тривалий час, то він вийде з ладу.
Пуск двигуна з короткозамкненим ротором при малій потужності його порівняно з потужністю джерела енергії здійснюють безпосереднім увімкненням у мережу. У разі великої потужності двигуна силу пускового струму зменшують, знижуючи прикладену напругу. Щоб знизити напругу на час пуску, двигун вмикають у мережу через знижувальний автотрансформатор або реактори. Якщо ротор обертається з нормальною частотою, двигун перемикають на повну напругу мережі.
- Оцените материал
- Опубликовано в ОСНОВИ ТАКЕЛАЖНИХ РОБІТ. БУДОВА, МОНТАЖ, ТЕХНІЧНЕ ОБСЛУГОВУВАННЯ І РЕМОНТ ЕЛЕКТРИЧНИХ МАШИН ЗМІННОГО ТА ПОСТІЙНОГО СТРУМІВ
- Прочитано 7090 раз