Что такое коэффициент пуска асинхронного двигателя

Пусковые токи асинхронных электродвигателей

Пусковым называется ток, необходимый для осуществления запуска электрического двигателя. Пусковые токи асинхронных электродвигателей обычно в несколько раз превышают показатели, достаточные для работы в нормальном режиме.

Пусковые токи асинхронных электродвигателей

Двигатели асинхронного типа в момент подключения к электросети потребляют значительное количество энергии для того, чтобы:

• привести ротор в движение;
• поднять скорость вращения с нуля до рабочего уровня.

Этим объясняется необходимость использования большого пускового тока, который существенно отличается от количества электроэнергии, позволяющего поддерживать постоянное число оборотов. Это характерно не только для асинхронных, но и для однофазных двигателей постоянного тока, хотя принцип действия последних совершенно иной.

Проблема высоких пусковых токов: решение

Высокий пусковой ток может спровоцировать резкое, хотя и кратковременное падение напряжения, при котором прочие подключенные к сети устройства испытают недостаток энергии. Это нежелательно, поскольку негативно влияет на безопасность работы и долговечность оборудования.

Для решения задачи предусмотрены специальные дополнительные устройства, установка которых в процессе подключения и наладки двигателей позволяет:

• максимально уменьшить значение пускового тока;
• повысить плавность запуска;
• снизить затраты на запуск агрегата, так как становится возможным применение менее мощных дизельных электростанций, стабилизаторов, проводов с меньшим сечением и пр.

Наибольшей эффективностью отличаются такие современные устройства, как частотные преобразователи и софтстартеры. Они обеспечивают высокую (более минуты) продолжительность поддержания пускового тока.

Как рассчитать пусковой ток электродвигателя

Чтобы объективно оценить сложность условий запуска двигателя, необходимо предварительно узнать величину необходимого для этого пускового тока. Основные этапы расчета следующие:

• вычисление номинального тока;
• определение значения пускового тока (в амперах).

Для того чтобы получить значение номинального тока для используемой модели электродвигателя, применяют формулу, которая имеет вид Iн=1000Pн / (Uн*cosφ*√ηн). Pн и Uн – это номинальные показатели мощности и напряжения, cosφ и ηн – номинальные коэффициенты мощности и полезного действия.

Собственно пусковой ток, который обозначается как Iп, определяется при помощи формулы Iп = Iн * Kп, где Kп – это кратность постоянного тока по отношению к его номинальному значению (Iн). Всю необходимую для проведения расчетов информацию (значения Kп, Pн, ηн, cosφ, Uн) можно найти в технической документации, которая прилагается к электродвигателю.

Корректный расчет пускового тока двигателя способствует правильному выбору автоматических выключателей, предназначенных для защиты линии включения, а также приобретению дополнительного оборудования (генераторы и пр.) с подходящими параметрами.

Автотрансформаторный пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Автотрансформаторный пуск осуществляется в следующем порядке. Сначала через автотрансформатор на статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором подается пониженное напряжение. При этом пусковой ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в К раз, где К — коэффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока на входе автотрансформатора, то он уменьшается в К 2 раз по сравнению с пусковым током при прямом включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток меньше вторичного в К раз и поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет К 2 раз.

Таким образом, при автотрансформаторном пуске момент и ток асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторомуменьшаются в одинаковое число раз.

После достижения ротора двигателя определенной частоты вращения выключатель отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора, который в этом случае работает как реактор. Затем включается следующий выключатель, в результате чего двигатель получает полное напряжение.

Пусковые автотрансформаторы рассчитываются на кратковременную работу. Согласно ГОСТ 3211—46, пусковые автотрансформаторы должны иметь ответвления, соответствующие величинам вторичного напряжения 45, 36 и 27%. В каждом конкретном случае выбирается подходящая ступень напряжения.

Как и предыдущие способы пуска при пониженном напряжении, автотрансформаторный способ пуска сопровождается уменьшением пускового момента, так как значение последнего прямо пропорционально квадрату напряжения. С точки зрения уменьшения пускового тока автотрансформаторный способ пуска лучше реакторного, но некоторая сложность пусковой операции и повышенная стоимость пусковой аппаратуры (понижающий автотрансформатор и переключающая аппаратура) несколько ограничивают применение этого способа пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

3.2.6 Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором при изменении частоты питающей сети f₁

Этот способ позволяет плавно изменять угловую частоту вращения ротора в наиболее широком диапазоне и, следовательно, позволяет уменьшить пусковые токи. Для его осуществления требуется, чтобы асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором получал питание от отдельного источника. В качестве такого источника могут быть использованы электромеханические или статические преобразователи частоты. В связи с развитием полупроводниковой техники в настоящее время наиболее предпочтительными являются полупроводниковые статические преобразователи.

При частотном пуске одновременно с изменением частоты f₁ приходится по определенному закону изменять и подводимое к обмотке статора напряжение U₁. Это обусловлено определенными требованиями, предъявляемыми к механическим характеристикам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Максимальный момент двигателя приближенно (пренебрегая сопротивлением r₁) определяется по формуле:

(3.5)

где К_Д — постоянный коэффициент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Отношение моментов М_mах при двух значениях частоты будет равно:

(3.6)

где индексы (1) и (2) относятся к различным угловым частотам вращения.

В общем виде закон изменения U₁ при регулировании частоты f₁:

(3.7)

Если при пуске требуется, чтобы М_mах на механических характеристиках при любой частоте f₁ оставался неизменным (пуск с постоянным моментом), то получим

(3.8)

(3.9)

Откуда следует, что для осуществления пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторомс постоянным моментом необходимо подводимое к обмотке статора напряжение изменять пропорционально его частоте.

При осуществлении закона регулирования (3.9) основной магнитный поток машины при различных значениях частоты f₁ практически остается неизменным, т. е.

(3.10)

При частотном пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторомего энергетические характеристики остаются практически неизменными. Поэтому этот способ пуска является экономичным. Недостатками частотного пуска являются громоздкость и высокая стоимость источника питания.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Параметры трансформатора и двигателя

Главная > Контрольная работа >Физика

Трехфазный трансформатор номинальной мощностью имеет номинальные напряжения , мощность потерь холостого хода и мощность потерь опытного короткого замыкания ; напряжение короткого замыкания и ток холостого хода даны в процентах от номинальных величин. Схема соединения обмоток и все его параметры приведены в табл. 1.

1. Определить номинальные параметры трансформатора:

номинальные токи трансформатора;

фазные напряжения и токи трансформатора;

коэффициент трансформации и линейный (групповой) коэффициент трансформации.

2. Угол потерь и коэффициент мощности при холостом ходе.

3. Определить параметры Г-образной схемы замещения трансформатора.

4. Построить внешнюю характеристику трансформатора, найти максимальный КПД трансформатора, изобразить зависимость КПД трансформатора в функции коэффициента загрузки при заданном значении . Значение коэффициента загрузки принять равным .

5. Построить в масштабе векторную диаграмму по Г-образной схеме замещения трансформатора. Изобразить качественно энергетическую диаграмму трансформатора.

1. – номинальный ток первичной обмотки.

– номинальный ток вторичной обмотки.

— фазный ток первичной обмотки.

— фазный ток вторичной обмотки.

— фазный ток первичной обмотки.

– фазный ток вторичной обмотки.

– линейный коэффициент трансформации.

2. — мощность потерь.

4. – внешняя характеристика трансформатора.

– номинальный ток короткого замыкания.

Составим таблицу значений внешней характеристики:

Рис. 1. Внешняя характеристика

Составим таблицу значений зависимости КПД от коэффициента загрузки:

Рис. 2. Зависимость КПД трансформатора от коэффициента загрузки

Асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором при соединении фазных обмоток звездой подключен к сети с линейным напряжением 380 В и имеет следующие данные в номинальном режиме работы: — мощность на валу; — частота вращения вала; — КПД; — коэффициент мощности фазы статора. Кратность критического момента ; отношение активного сопротивления фазы статора к приведенному активному сопротивлению фазы ротора .

1. Определить параметры номинального режима асинхронного двигателя;

– Вращающий момент на валу двигателя;

– Электромагнитный момент двигателя;

– Номинальный ток электродвигателя;

– Мощность, потребляемую электродвигателем из сети в номинальном режиме (активную, реактивную, полную);

2. Найти критическое скольжение и критический момент.

3. Найти параметры Г-образной схемы замещения асинхронной машины ( ), найти пусковой ток и кратность пускового тока, пусковой момент и кратность пускового момента.

4. Записать уравнение механической характеристики асинхронной машины, изобразить на одном рисунке векторные диаграммы токов схемы замещения для

5. Изобразить Г-образную схему замещении асинхронной машины, изобразить на одно рисунке векторные диаграммы токов схемы замещения для и построить годограф потребляемого тока.

6. Построить качественно энергетическую диаграмму электродвигателя. Данные взять из табл. 2.

Способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Достаточно изменить направление пар полюсов.

39. При каком режиме работы асинхронного двигателя коэффициент мощности будет самым низким?

Самый низкий коэффициент мощности будет при уменьшении активной мощности, а реактивная мощность остается прежней. По идее — при работе под нагрузкой, так как идут потери на нагрузку.

40. Почему при одном и том же токе нагрузки напряжение на выводах синхронного генератора при активном характере нагрузки больше, чем при индуктивном?

Синхронные генераторы предназначены для работы на сеть с коэффициентом мощности cos ср = 0,8. Более низкое значение коэффициента мощности в сети свидетельствует о повышении величины составляющей индуктивной на­грузки в общей мощности. Увеличение же индуктивной нагрузки приводит к усилению размагничивающего дей­ствия реакции якоря и снижению напряжения на зажимах генератора. Для того чтобы скомпенсировать размагни­чивающее действие реакции якоря при увеличении лндук — тивной нагрузки, нужно увеличить ток возбуждения в обмотке ротора. Этот ток может достигать значений, превы­шающих номинальные при номинальной нагрузке генера­тора, что приводит к перегреву обмотки ротора генера­тора.

При низком коэффициенте мощности напряжение гене­ратора будет неустойчиво, а при больших толчках индук­тивной нагрузки, что бывает при пуске мощных коротко — замкнутых асинхронных двигателей, напряжение генера­тора может снизиться до нуля.

41. Как следует изменить частоту вращения ротора синхронного генератора, несли необходимо увеличить частоту напряжения на его зажимах с 50Гц до 60 Гц?

Согласно формуле ее необходимо уменьшить.

42. Чем определяется частота вращающегося ротора синхронного генератора при заданной частоте напряжение на его зажимах?

Исключительно количеством пар полюсов.

43. От чего зависит направление вращения магнитного поля статора в асинхронном двигателе?

От последовательности подключения фаз. При изменении любой из двух фаз двигатель сначала остановится, а затем — пойдет реверс двигателя.

44. Какую цель преследуют при пуске асинхронного двигателя путем переключения обмотки статора со звезды на треугольник?

Для того, чтоб когда двигатель вышел на нормальный режим работы не разрушился и не сгорел.

45. Что представляет в асинхронной машине реверсирование?

Изменение порядка пар полюсов.

46. Почему начальный пусковой ток двигателя с короткозамкнутым ротором превышает номинальный в 5..7 раз, а начальный пусковой момент в1,5…2 раза?

Благодаря закороченному ротору. То есть, необходим большой ток для раскрутки ротора.

47. Какие существуют способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором?

Для любого асинхронного двигателя изменение частоты вращения происходит благодаря изменению пар полюсов.

48. Для какой цели при включении двигателя с фазным ротором включается пусковой реостат?

Пусковой реостат включается для того, чтоб увеличить пусковой момент и уменьшить ток пуска в двигателях. По мере разгона реостат выводится из цепи, а обмотка остается замкнутой накоротко.

49. Почему с возрастанием нагрузки на валу синхронного электродвигателя частота вращения его ротора не изменяется?

Так как результирующий магнитный поток двигателя является ведущим, то есть он создает такой момент вращения, который преодолевает момент торможения на валу.

50. Как осуществить изменение направления вращения ротора синхронного электродвигателя?

Переменой порядка соединения пар полюсов (любые две)

51. Почему при изменениях величины и характера нагрузки происходит изменение напряжения на выводах синхронного генератора?

Так как при подключении нагрузки в фазах обмотки статора появляются токи. При этом трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равно частот е вращения ротора генератора. В связи с этим происходит изменение напряжения, стабилизация которого должна приходить за счет изменения величины постоянного тока в обмотке возбуждения машины.

52. Как осуществить изменение направления вращения ротора синхронного генератора?

Для изменения направления вращения синхронного генератора необходимо переключить концы обмоток возбуждения так, чтоб направление тока в обмотке возбуждения не изменилось.

53. От каких величин зависит электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя?