Схема включения и статические характеристики асинхронного двигателя

Билет № 28

Режимы работы электродвигателей

Действующим ГОСТ предусматриваются 8 номинальных режимов, которые в соответствии с международной классификацией имеют условные обозначения S1 - S8.

Продолжительный режим работы S1 - характеризуется тем, что температура всех частей электродвигателя при работе с постоянной нагрузкой достигает установившегося значения. За малый промежуток времени в двигателе выделяется теплота. Часть ее отдается в окружающую среду, а другая сообщается всему объему двигателя. Температуру считают установившейся, если в течение часа работы она увеличивается не более чем на один градус.

Продолжительный режим работы электродвигателя S1

Кратковременный режим работы S2 — характеризуется тем, что в рабочий период температура двигателя не успевает достигнуть установившегося значения, а пауза столь продолжительна, что температура двигателя снижается до температуры охлаждающей среды

Кратковременный режим работы электродвигателя S2

Повторно-кратковременный режим работы S3 - последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает время работы при неизменной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры, и время стоянки, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.

Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия и не превышает 10 мин. Режим характеризуется величиной продолжительности включения в процентах:

ПВ = (tр / (tр + tп)) х 100%

Повторно-кратковременный режим работы электродвигателя S3

Повторно-кратковременный режим работы с влиянием пусковых процессов S4 - последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает время пуска, достаточно длительное для того, чтобы пусковые потери оказывали влияние на температуру частей машины, время работы при постоянной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры, и время стоянки, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.

Повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов S4: tп и tн - время пуска и торможения

Повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S5 - последовательность идентичных циклов работы, каждый из которых включает достаточно длительное время пуска, время работы при постоянной нагрузке, за которое машина не нагревается до установившейся температуры, время быстрого электрического торможения и время стоянки, за которое машина не охлаждается до температуры окружающей среды.

Повторно-кратковременный режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S5

Перемежающийся режим работы S6 — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с постоянной нагрузкой и время работы на холостом ходу, причем длительность этих периодов такова, что температура машины не достигает установившегося значения.

Перемежающийся режим работы S6: to — время холостого хода

Перемежающийся режим с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S7 — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает достаточно длительный пуск, работу с постоянной нагрузкой и быстрое электрическое торможение. Режим не содержит пауз.

Перемежающийся режим работы с влиянием пусковых процессов и электрическим торможением S7

Перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения S8 — последовательность идентичных циклов, каждый из которых включает время работы с неизменной нагрузкой и неизменной частотой вращения, затем следует один или несколько периодов при других постоянных нагрузках, каждой из которых соответствует своя частота вращения (например, этот режим реализуется при переключении числа пар полюсов асинхронного двигателя). Режим не содержит пауз.

Перемежающийся режим работы с периодически изменяющейся частотой вращения S8

Выбор электродвигателя (асинхронный двигатель)
1. Применение двигателя недостаточной мощности приводит к преждевременному выходу его из строя. Использование двигателей завышенной мощности ведет к увеличению первоначальной стоимости электропривода и к увеличению расхода электроэнергии.

2. При выборе электродвигателя по номинальной частоте вращения учитывают экономические и технические показатели. Так, масса и стоимость быстроходных двигателей меньше, а номинальные к. п. д. и коэффициент мощности больше.

наиболее экономичны двигатели с частотой вращения 1500 об/мин.

Двигатели на 3000 об/мин применяют для привода центробежных насосов и вентиляторов большого напора.

Двигатели на 1000 об/мин используют для привода поршневых компрессоров, вентиляторов среднего напора большой производительности и в других случаях, когда возможно прямое соединение с валом рабочей машины.

3. Выбирая тип двигателя в зависимости от характера нагрузки и мощности механизмов, можно руководствоваться следующими данными.

При длительной постоянной и переменной нагрузках мощностью до 100 кВт наиболее экономичны асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором

При нагрузках мощностью больше 100 кВт — синхронные двигатели.
При резко-переменной нагрузке мощностью 100 кВт применяют асинхронные двигатели с повышенным скольжением, при мощности свыше 100 кВт — асинхронные двигатели с фазным ротором.
При повторно-кратковременной и кратковременной нагрузках используют чаще всего асинхронные двигатели с повышенным скольжением и асинхронные двигатели с фазным ротором.

4. Мощность электродвигателя выбирается, исходя из необходимости обеспечения пуска, преодоления всех сопротивлений во время работы, соблюдения нормального теплового режима электродвигателя.

В электрических машинах в основном применяют изоляционные материалы, которые относят к классам А, Е, В, F, Н.

(Класс А включает в себя материалы из хлопка, бумаги, полиамидных волокон, пропитанных или погруженных в масло, а также эмали и лаки. Предельно допустимая температура для этих материалов 105°С.)

5. Электродвигатели одного и того же типа изготовляют в различных конструктивных исполнениях в зависимости от способа механического монтажа их на производственной машине.

Наиболее распространенные следующие двигатели:

а) с подшипниковыми щитами на лапах;

б) с подшипниковыми щитами на лапах и фланцем на подшипниковом щите;

в) с подшипниковыми щитами и фланцем на подшипниковом щите без лап.

6. По уровню защиты от контакта с токопроводящими частями, попадание посторонних тел, пыли и влаги электрические машины бывают такой модификации:

1. открытые (IP00) - электродвигатель не защищен от случайного прикосновенья к вращающимся и токопроводящим частям и от попадания вглубь инородных тел (устанавливают в помещении);

2. закрытые (IP 44) - электродвигатель не имеет контакта внутренней части и окружающей среды (устанавливают в пыльных помещениях и на открытом воздухе);

3. защищенные (IP 23) - электродвигатель имеет приспособление для защиты от попадания внутрь инородных тел (устанавливают в закрытом помещении);

4. каплезащищенные (IP 31) - электродвигатель имеет приспособление для защиты от вертикально падающих капель;

5. брызгозащищенные (IP 34) - электродвигатель имеет приспособление для защиты от попадания внутрь его капель, которые падают под прямым углом к вертикали;

6. водозащищенные (IP 55) - электродвигатель исполнен так, что при обливании водой вода внутрь не попадает;

7. пылезащищенные (IP 55) - электродвигатель исполнен так, что порох вглубь не попадается (устанавливают в запорошенных помещениях);

8. герметичные (IP 68) - электродвигатель исполнен так, что исключается возможность сообщения между внутренним пространством и внешней средой при определенной разности давлений извне и внутри двигателя;

9. взрывозащищенные — электродвигатели специального использования (предназначены для работы во взрывоопасной среде).

Билет № 30

Схема включения и статические характеристики асинхронного двигателя

Схема включения асинхронного двигателя зависит от конструкции ротора.

Для получения математических выражений электромеханической и механической характеристик асинхронного двигателя используется Г-образная схема замещения для одной фазы электродвигателя.

I₂’ = U_ф / [(r₁ + r₂’/s)² + x_к²] – электромеханическая характеристика асинхронного двигателя.

x_k = x₁ + x₂’

В отличие от ДПТ, у которых электромеханическая характеристика является зависимостью скорости от тока якоря, у асинхронных двигателей электромеханическая характеристика является зависимостью I₂’(s).

= ₀(1 – s)

Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя редко используется в электроприводах с асинхронными двигателями для изучения их работы. Обычно при изучении регулировочных свойств электродвигателей используется механическая характеристика.