Принцип действия

На обмотку статора подается напряжение, под действием которого по этим обмоткам протекает ток и создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле воздействует на обмотку ротора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС. В обмотке ротора под действием наводимой ЭДС возникает ток. Ток в обмотке ротора создаёт собственное магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора. В результате на каждый зубец магнитопровода ротора действует сила, которая, складываясь по окружности, создает вращающий электромагнитный момент, заставляющий ротор вращаться.

Режимы работы

Двигательный режим

Если ротор неподвижен или частота его вращения меньше синхронной, то вращающееся магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой в обмотке ротора возникает ток. На проводники с током этой обмотки (а точнее, на зубцы сердечника ротора), действуют электромагнитные силы; их суммарное усилие образует электромагнитный вращающий момент, увлекающий ротор вслед за магнитным полем. Если этот момент достаточен для преодоления сил трения, ротор приходит во вращение, и его установившаяся частота вращения соответствует равенству электромагнитного момента тормозному, создаваемого нагрузкой на валу, силами трения в подшипниках, вентиляцией и т. д. Частота вращения ротора не может достигнуть частоты вращения магнитного поля, так как в этом случае угловая скорость вращения магнитного поля относительно обмотки ротора станет равной нулю, магнитное поле перестанет индуцировать в обмотке ротора ЭДС и, в свою очередь, создавать вращающий момент.

Генераторный режим

Если ротор разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля, то изменится направление ЭДС в обмотке ротора и активной составляющей тока ротора, то есть асинхронная машина перейдёт в генераторный режим. При этом изменит направление и электромагнитный момент, который станет тормозным.

Для работы асинхронной машины в генераторном режиме требуется источник реактивной мощности, создающий магнитное поле. При отсутствии первоначального магнитного поля в обмотке статора поток создают с помощью постоянных магнитов, либо при активной нагрузке за счёт остаточной индукции машины и конденсаторов, параллельно подключенных к фазам обмотки статора.

Асинхронный генератор потребляет реактивный ток и требует наличия в сети генераторов реактивной мощности в виде синхронных машин, синхронных компенсаторов,батарей статических конденсаторов(БСК). Несмотря на простоту обслуживания, асинхронный генератор применяют сравнительно редко, в основном в качестве ветрогенераторов малой мощности, вспомогательных источников небольшой мощности и тормозных устройств (например, двигатель лифта или эскалатора метрополитена, идущего вниз, работает в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть).

Режим холостого хода

Режим холостого хода асинхронного двигателя возникает при отсутствии на валу нагрузки в виде редуктораи рабочего органа. Из опыта холостого хода могут быть определены значения намагничивающего тока и мощности потерь в магнитопроводе, в подшипниках, в вентиляторе.

Режим электромагнитного тормоза (противовключение)

Если изменить направление вращения ротора или магнитного поля так, чтобы они вращались в противоположных направлениях, то ЭДС и активная составляющая тока в обмотке ротора будут направлены так же, как в двигательном режиме, и машина будет потреблять из сети активную мощность. Однако электромагнитный момент будет направлен встречно моменту нагрузки, являясь тормозящим.

Этот режим применяют кратковременно, так как при нём выделяется много тепла, которое двигатель не способен рассеять, что может вывести его из строя.

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

n

P1

P2

P3

P4

P5

P6

t1

t2

t02

t3

t4

t04

t5

t6

t06

1/мин.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

кВт.

с.

с.

с.

с.

с.

с.

с.

с.

с.

3000

5

3

2

4

4

6

10

40

170

40

30

100

30

20

120

В приводе производственного механизма используется асинхронный трехфазный двигатель, нагрузочная характеристика которого P_нагр (t) задана в таблице:

n – частота вращения машины;

P_i –мощность нагрузки за рабочий период t_i;

t_i – продолжительность рабочего периода;

t_oi- Продолжительность остановки после рабочего периода t_i

1. По заданным в таблице значениям построить нагрузочную диаграмму и дать характеристику режима работы производственного механизма.

2. Для заданного режима работы выполнить расчет мощности приводного двигателя и выбрать по каталогу асинхронный двигатель общепромышленного применения серии 4А.

3. Привести описание технических характеристик выбранного двигателя и таблицу технических данных.

4. Для выбранного двигателя начертить схему подключения и рассчитать емкость компенсирующей батареи конденсаторов (БСК) для получения результирующего коэффициента мощности cos^ф∑=0.95.

5. Для заданного режима нагрузки выбрать по каталогу асинхронный двигатель длительного режима ПВ=100 общепромышленного применения серии 4А.

1. Привести описание технических характеристик двигателя и таблицу технических данных.

Примечание:

При расчетах учесть коэффициенты запаса двигателя:

по пусковому моменту – К_п=1.1;

по максимальному - К_м=1.2.