- •Трансформаторы
- •Принцип действия, основные технические данные и особенности однофазных трансформаторов
- •Особенности работы, конструкции и эксплуатации трехфазных трансформаторов
- •Специальные трансформаторы автотрансформаторы
- •Измерительные трансформаторы
- •Импульсные трансформаторы
- •Основные соотношения
- •Примеры решения задач по трансформаторам
- •Асинхронные двигатели общие сведения
- •Основные соотношения
- •Примеры решения задач
Асинхронные двигатели общие сведения
Асинхронные машины на воздушных судах (ВС) применяются преимущественно в качестве электродвигателей. Эти машины просты по конструкции, надежны, не требуют больших трудозатрат в эксплуатации. Асинхронные двигатели (АСД) используются на самолётах и вертолетах для привода различных механизмов, в насосах для перекачки топлива и в системах автоматического управления.
Конструктивно АСД состоят из двух частей: ротора и статора. Магнитопроводы ротора и статора набраны из листов электротехнической стали. В листах выштампованы пазы, в которые укладываются обмотки.
Различают АСД с короткозамкнутой и фазной обмоткой на роторе. Короткозамкнутая обмотка выполняется в виде медных стержней, уложенных в пазы ротора. Стержни привариваются к соединительным кольцам. Такая обмотка имеет вид беличьей клетки. В некоторых маломощных двигателях короткозамкнутая обмотка ротора выполняется отливкой под давлением из алюминия.
Двигатели с фазным ротором на ВС практически не применяются.
По числу обмоток статора АСД делятся на однофазные, двухфазные и трехфазные.
Однофазные АСД нашли ограниченное применение на ВС. К ним можно отнести АСД серии МО (мотор однофазный). В пазах магнитопровода статора этих двигателей укладывается одна однофазная и пусковая обмотки. Пусковая обмотка необходима для пуска двигателя, так как пусковой момент однофазных АСД равен нулю.
Двухфазные двигатели серий ДИД и ДКМ широко применяются в системах автоматического управления, так как у них хорошие регулировочные свойства. В пазах статора таких двигателей укладываются обмотка управления и обмотка возбуждения.
Мощность однофазных и двухфазных АСД обычно невелика (0,1-300 Вт).
В мощных электромеханизмах (лебёдках, насосах) используют трехфазные АСД с мощностью до 35000 ВА. Основной серией трехфазных АСД является серия МТ (мотор трехфазный), на базе которой разработаны различные модификации. Все двигатели этой серии выполняются с короткозамкнутой обмоткой на роторе, защищенного исполнения, с корпусом и подшипниковыми щитами из алюминиевого сплава.
Двигатели серии МГТ (мотор герметичный трёхфазный) имеют герметичную конструкцию и охлаждаются за счет теплопередачи от ребристого или гладкого корпуса. Они нашли широкое применение в топливных перекачивающих насосах.
Аналогично сериям МТ и МГТ конструктивно выполняются и двигатели серии АДС (асинхронный двигатель самолетный).
Кратко суть принципа действия АСД заключается в том, что статорной обмоткой создается круговое вращающееся магнитное поле, которое пересекает витки (стержни) обмотки ротора. В роторе наводится ЭДС и протекающий по короткозамкнутой ротора обмотке ток, взаимодействуя с вращающимся полем, создает момент, приводящий во вращение ротор АСД.
Рассмотрим более подробно физические процессы, происходящие в АСД (рисунок 18).
Рисунок 18 - Принцип действия трехфазных АСД (функциональная связь параметров)
К трехфазной статорной обмотке подводится переменное напряжение . Ток , протекая по этой обмотке, создает в статоре МДС , под действием которой возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения поля статора зависит от частоты тока и числа пар полюсов:
Основной магнитный поток наводит в обмотке статора ЭДС самоиндукции , а поток рассеяния наводит ЭДС рассеяния . Таким образом напряжение уравновешивается падением напряжения на активном и реактивном сопротивлениях и ЭДС .
Вращающийся магнитный поток , пересекая стержни (витки) обмотки ротора, наводит в ней ЭДС взаимоиндукции , вследствие чего в короткозамкнутой обмотке возникает ток и МДС ротора. На рисунке 18 показано влияние вторичной цепи на первичную, т.е. влияние на . Векторы этих полей направлены в противоположные стороны и с увеличением увеличивается , т.е. первичная цепь компенсирует размагничивающее действие вторичной цепи. При этом результирующая МДС остается практически неизменной. Здесь результирующая МДС - МДС холостого хода.
Значит, при изменении момента нагрузки от 0 до номинального момента результирующий поток остается практически неизменным.
Уравнение называется уравнением магнитодвижущих сил АСД.
Во вторичной цепи, как и в первичной, наводится ЭДС рассеяния , а полностью уравновешивается падением напряжения на активном и реактивном сопротивлениях.
При взаимодействии поля статора и поля ротора возникает электромагнитный момент , который приводит ротор во вращение с частотой .
В двигательном режиме , т.е. ротор отстает от поля статора. Это отставание характеризуется величиной скольжения
. (21)
В двигательном режиме изменяется от 0 до 1 (рисунок 19).
Рисунок 19 - Механическая характеристика АСД
Если ротор неподвижен (режим КЗ, начало пуска) , то . Если (режим ХХ), то .
Диапазон скольжений при номинальной нагрузке АСД составляет . При - устойчивый режим работы АСД, при – неустойчивый.
Рассмотрим влияние момента нагрузки на параметры АСД по следующей логической цепочке:
С увеличением тока увеличивается и момент до равенства моментов:
(22)
Здесь: - момент холостого хода;
- момент нагрузки (полезный);
– динамический момент, равный нулю в установившемся режиме ( ).
Таким образом, с увеличением момента нагрузки увеличивается потребляемый ток и электромагнитный момент .
Наряду с достоинствами, перечисленными выше, трехфазный АСД имеет существенный недостаток – малый пусковой момент , что видно из механической характеристики (рисунок 19).
Частота вращения трехфазных АСД регулируется изменением частоты питающего тока , числа пар полюсов и подводимого напряжения .
Технические данные некоторых типовых авиационных асинхронных трехфазных двигателей приведены в таблице 3.
Таблица 3
Тип двигателя |
|
|
|
|
η |
|
|
m |
Режим работы |
|
Вт |
В |
с-1 |
шт |
|
|
|
кг |
|
МТС-25-8 |
25 |
200 |
90 |
8 |
0,3 |
1,6 |
4,5 |
1 |
Длит. |
МТС-50-8 |
50 |
200 |
90 |
8 |
0,51 |
1,6 |
3,6 |
1,6 |
Длит. |
МТС-200-8 |
200 |
200 |
90 |
8 |
0,63 |
1,65 |
4 |
1,98 |
Длит. |
МТ-350-4 |
350 |
200 |
183,1 |
4 |
0,7 |
2,06 |
3 |
1,33 |
Длит. |
МГТ-750 |
580 |
200 |
90 |
8 |
0,7 |
3,2 |
3,7 |
1,3 |
Длит. |
АДС-1000ТВ |
1000 |
200 |
115 |
6 |
0,7 |
4 |
6,5 |
|
Повт-кратк. |
АДС-3000АТВ |
3000 |
200 |
120 |
6 |
0,76 |
3,5 |
|
14,5 |
Повт- кратк. |
МТ-10000 |
10000 |
200 |
125 |
6 |
0,8 |
2,3 |
|
21,9 |
Кратко-врем. |
Асинхронные двигатели просты по конструкции, надежны, не требуют больших трудозатрат на обслуживание.
Основные неисправности асинхронных двигателей и пути их устранения приведены в таблице 4.
Таблица 4
Возможные неисправности
|
Отыскание неисправного элемента |
Устранение неисправности |
Не вращается ротор АСД из-за:
а) обрыв подводящих проводов;
б) обрыв фазы обмотки, статора;
|
Проверить подводящие провода внешним осмотром или прозвонить тестером цепи фазы. Если обрыв есть, то сопротивление фазы велико.
|
Устранить неисправность. Заменить электродвигатель.
Заменить электродвигатель.
|
Чрезмерный нагрев электродвигателя из-за:
а)короткого замыкания в обмотке статора;
б) перегрузки электродвигателя; |
Проверить сопротивление в фазах. Меньшее сопротивление у фазы с КЗ.
Проверить нагрузку и режим работы электродвигателя.
|
Заменить электродвигатель.
Соблюдать режим работы двигателя. Если кратковременный, то необходимо следить за временем включения и интервалами охлаждения. |