Асинхронный двигатель с фазным ротором. Характеристики
Принцип действия асинхронных двигателей основан на двух явлениях: образовании рабочего вращающегося магнитного поля токами в обмотке статора и воздействии этого поля на токи, индуцированные в короткозамкнутых витках ротора. В зависимости от способа образования вращ. магнитного поля различают трехфазные и двухфазные обмотки статора. Статор машины собирают из штампованных листов электротехнической стали. По внутренней кромке листов вырублены пазы, которые создают в статоре каналы для укладки проводников обмотки. Пакет листов статора запрессован в корпус – оболочку, который имеет соединительные элементы для крепления к неподвижному жесткому основанию. Обмотку статора выполняют в виде одно- и многовитковых катушек, имеющих, как правило, одинаковые размеры. Каждая фаза статорной обмотки состоит из нескольких последовательно включенных катушек.Ротор асинхронной машины также набирают из штампованных листов электротехнической стали, которые запрессовывают на вал. Роторы изготавливают двух типов: 1)с трехфазной обмоткой, соединенной звездой, выводы которой подключены к контактным кольцам; 2)с короткозамкнутой обмоткой, получившей название «беличье колесо». У двигателя с контактными кольцами к обмотке ротора присоединяют посредством щеток трехфазный реостат с целью улучшения пусковых характеристик машины. После окончания пуска кольца замыкают накоротко. Трехфазную обмотку выполняют из изолированного провода, а кольца изолируют от вала двигателя. Механической характеристикой наз. зависимость скорости или частоты вращения n2 ротора от электромагнитного момента М. В установившемся режиме этот момент равен противодействующему моменту Мпр рабочего механизма.
Механическую характеристику (М) можно построить по кривой М(s), используя соотношение:
Устойчивая работа двигателя возможна на участке
(М<Мm), где проявляется свойство саморегулирования двигателя.
Номинальный момент определяет допустимый момент на валу двигателя при длительной неизменной нагрузке. Тепловой режим двигателя нормального исполнения(нагрев обмотки, вентиляция и т. д.) рассчитывают для этой нагрузки. Отношение Мm/Мном, называемое перегрузочной способностью, обычно выбирают равным 2 – 2,5 с учетом возможности кратковременных ударных нагрузок при пониженном напряжении в сети.
Рабочие характеристики показывают зависимость эксплуатационных параметров машины от мощности на валу двигателя Р2; к этим параметрам относят ток, активную мощность, КПД, скорость ротора и коэффициент мощности двигателя.
Рабочие характеристики АД изображены на рис.
По осям координат отложены относит. значения тока статора I1, скорости ротора и мощности Р1, выраженные в долях от номинальных величин I1ном, скорости поля и номинальной мощности Р2ном.В реж. х.х. , когда М~0, ток I1=I1х. Значение тока I1х зависит от магнитного
сопротивления воздушного зазора между статором и ротором. Поэтому зазор делают небольшим – порядка десятых долей миллиметра. Тем не менее ток I1х=(0,2..0,5)I1ном в зависимости от мощности двигателя, что на порядок больше по сравнению с относительным значением тока I1х у трансформаторов. Ток I1х имеет активную составляющую, связанную с потерями в магнитопроводе и в обмотке статора.По мере роста нагрузки на валу увеличивается ток статора, в основном его активная составляющая. Коэффициент мощности
при х.х. определяется мощностью потерь в магнитопроводе:
Обычно cosf1х имеет значение 0,2..0,3, что указывает на недопустимость длительной работы двигателя без нагрузки. При номинальной нагрузке cosf1=0,7..0,8.
КПД:
при отсутствии нагрузки равен 0. по мере увеличения мощности Р2 КПД повышается. При больших нагрузках рост КПД замедляется, затем КПД начинает уменьшаться, т.к. потери в обмотках пропорциональны квадрату токов, а зависимость токов от мощности Р2 близка к линейной.
2)Электроизмерительные приборы с электростатическим измерительным механизмом. Электростатический механизм состоит из двух (и более) металлических изолированных пластин, выполняющих роль электродов. На неподвижные пластины подается потенциал одного знака, а на подвижные пластины – потенциал другого знака. Подвижная пластина вместе с указателем укреплена на оси и под действием сил электрического поля между пластинами поворачивается. При постоянном напряжении U между пластинами вращающий момент пропорционален зарядам Q=C*U на пластинах: Мвр=k*Q^2=k*(C*U)^2. При синусоидальном напряжении u=Um*sinwt подвижная часть механизма реагирует на средний вращающий момент, где U – действующее напряжение: Мвр.ср.=k2*U^2.Электростатические приборы, в которых используется электростатический механизм, применяют исключительно в качестве вольтметров постоянного и переменного напряжений. Из выражения для Мвр.ср. следует, что угол отклонения указателя электростатического прибора пропорционален квадрату напряжения, т.е. шкала прибора должна быть квадратичной. Однако подбором формы и размеров электродов получают практически равномерную шкалу. Электростатические вольтметры отличаются малым потреблением энергии, широким частотным диапазоном, нечувствительностью к внешним магнитным полям и колебаниям температуры, их показания не зависят от формы кривой напряжения. К недостаткам этих приборов следует отнести сравнительно низкую чувствительность. Кроме того, они требуют электростатического экранирования, т.к. на их показания оказывают влияние внешние электрические поля. Для расширения пределов измерения электростатических вольтметров используют емкостные и резистивные делители напряжения(рис.
Билет №8