Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors mit Käfigläufer. Moderne Probleme der Wissenschaft und Bildung

Ausgangsdaten

Eigenschaften der Arbeitsmaschine: (Drehzahl nnm = 35 U/min; Übersetzungsverhältnis ipm = 14; berechnetes Drehmoment Msm = 19540 Nm; Wirkungsgrad sm = 80%; Trägheitsmoment Jm = 2200 kg m2; mechanische Eigenschaften Msm( n) = 11200 + 16,8n Versorgungsspannung Ul = 660 V.

Leistungsberechnung und Auswahl eines dreiphasigen Asynchron-Elektromotors mit Käfigläufer.

Widerstandsmoment der Arbeitsmaschine reduziert auf die Motorwelle:

Mc = Mcm·(1/ ipm)·(1/ zm) = 19540·(1/14)·(1/0,8) = 1744,6 Nm

Geschätzte Motorgeschwindigkeit:

nð = nnm · ipm =35·14=490 U/min

Geschätzte Motorleistung:

Pð = Mc·nð /9550=1744,6·490/9550=89,5 kW

Basierend auf berechneten Leistungswerten Pр, Drehgeschwindigkeit Nr und der angegebenen Netzspannung Ul Wir wählen aus dem Katalog einen dreiphasigen Asynchron-Elektromotor mit Käfigläufer 4A355M12U3 aus. Die technischen Daten des ausgewählten Motors halten wir in Tabelle 1 fest:

Tabelle 1

Bestimmung der Parameter des Elektromotors, die für die Berechnung und Konstruktion der mechanischen Eigenschaften erforderlich sind:

• - Anzahl der Motorpolpaare P;
• - Rotationsfrequenz des Magnetfeldes n0;
• - Nennschlupf des Motors sn;
• - kritischer Motorschlupf skr;
• - Nenndrehmoment des Motors Mn;
• - kritisches Drehmoment (maximal) des Motors Mcr(max);
• - Motorstartmoment Abgeordneter.

Um die Anzahl der Polpaare des Elektromotors zu bestimmen, verwenden wir den Ausdruck, der den Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Magnetfelds beschreibt n0, U/min(synchrone Geschwindigkeit) mit der Netzfrequenz f, Hz und die Anzahl der Polpaare P:

n0=60f/p, U/min,

Wo p=60f/n0. Da die synchrone Geschwindigkeit n0 Da uns die Anzahl der Polpaare unbekannt ist, ist es mit einem kleinen Fehler möglich, die Anzahl der Polpaare zu bestimmen P, ersetzen n0 Passwert der Nennmotordrehzahl nn(da der Wert nn unterscheidet sich von n0 um 2% - 5%), also:

p?60f/nn=60·50/490=6,122

Die Anzahl der Polpaare darf kein Bruchteil sein, daher runden wir den resultierenden Wert P bis zu einer ganzen Zahl. Wir bekommen p=6.

Drehzahl des Magnetfeldes (Synchronmotordrehzahl):

n0=60f /p=60·50/6=500 U/min

Nennschlupf des Motors:

sí = (n0 - nn)/n0 =(500 -490)/500=0,02

Kritischer Motorschlupf

skr= sn (l+)=0,02(1,8+) =0,066

Das Nenndrehmoment des Motors wird durch die Nennleistung (zertifiziert) bestimmt Pn=90 kW, und Rotationsgeschwindigkeit nn=490 U/min

Mn=9550 Pn/nn =9550·90/490=1754,082 N·m

Das Anlaufdrehmoment wird durch das Nenndrehmoment bestimmt Mn und der Wert des Anlaufdrehmomentkoeffizienten aus dem Katalog kp= Mp / Mn=1

Mp=kp Mn=1 1754,082=1754,082 Nm

Das kritische (maximale) Drehmoment des Motors wird durch das Nenndrehmoment bestimmt Mn und der Wert des Motorüberlastkoeffizienten aus dem Katalog

l = Mmax / Mn =1,8

Mkr(max)= l Mn=1,8 1754,082=3157,348 Nm

Konstruieren Sie für einen dreiphasigen Asynchron-Elektromotor 4A355M12U3 (ausgewählt in Schritt 1) ​​eine mechanische Kennlinie mit den in Aufgabe 2 ermittelten Werten.

Um den Arbeitsabschnitt der mechanischen Eigenschaften der Werte der vom Motor bei Schlupfwerten entwickelten Momente zu konstruieren S< sкр, Berechnen wir nach Ausdruck M=2Mmax /(s /scr+ scr /s).

Sequentielle Werte nehmen S=0; sn= 0,02; skr=0,066, bestimmen wir die Werte der Momente M, entsprechend diesen Ausrutschern (wir weisen jedem Moment einen Ausrutscherwertindex zu):

M0=2·3157,348/(0/0,066+0,066/0)=0;

Mn=2·3157,348/(0,02/0,066+0,066/0,02)=1752,607 N·m;

M01=2·3157,348/(0,1/0,066+0,066/0,1)=2903,106 Nm

Mkr=2·3157,348/(0,066/0,066+0,066/0,066)=3157,348 N·m.

Ermittlung des Korrekturfaktors B zur Berechnung der Momentenwerte im charakteristischen Abschnitt mit großen Schlupfwerten ( s > skr):

b=Mp - 2Mmax/((1/scr)+scr)= 1754,082-2·3157,348/((1/0,066)+0,066)=1339,12 N·m.

3.3 Für den Motorbeschleunigungsabschnitt (bei s > scr) werden die Werte der vom Motor entwickelten Drehmomente durch den Ausdruck M=(2Mmax /(s /scr+ scr /s))+b·s bestimmt. Angesichts der Schlupfwerte s=0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1,0, berechnen wir die Werte der Momente:

M02=2·3157,348/(0,2/0,066+0,066/0,2)+ 1339,12 ·0,2=2147,028 N·m;

M03=2·3157,348/(0,3/0,066+0,066/0,3)+ 1339,12 ·0,3=1726,834 Nm;

М04=2·3157,348/(0,4/0,066+0,066/0,4)+ 1339,12 ·0,4=1549,958 N·m;

M05=2·3157,348/(0,5/0,066+0,066/0,5)+ 1339,12 ·0,5=1488,825 Nm;

M06=2·3157,348/(0,6/0,066+0,066/0,6)+ 1339,12 ·0,6=1489,784 Nm;

M07=2·3157,348/(0,7/0,066+0,066/0,7)+ 1339,12 ·0,7=1527,523 Nm;

М08=2·3157,348/(0,8/0,066+0,066/0,8)+ 1339,12 ·0,8=1588,737 N·m;

M09=2·3157,348/(0,9/0, 0,066+0,066/0,9)+ 1339,12 ·0,9=1665,809 Nm;

M1=2·3157,348/(1,0/0,066+0,066/1,0)+ 1339,12 ·1,0=1754,082 Nm.

Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Den Ausdruck verwenden n =n0 (1-s), für jeden Schlupfwert S Berechnen Sie die Drehzahl der Motorwelle N:

n0=500 (1 - 0)= 500 U/min;

ní=500 (1 - 0,02)=490 U/min;

ncr=500 (1-0,066)=467 U/min;

n01=500 (1 - 0,1)= 450 U/min;

n02=500 (1 - 0,2)= 400 U/min;

n03=500 (1 - 0,3)= 350 U/min;

n04=500 (1 - 0,4)= 300 U/min;

n05=500 (1 - 0,5)= 250 U/min;

n06=500 (1 - 0,6)= 200 U/min;

n07=500 (1 - 0,7)= 150 U/min;

n08=500 (1 - 0,8)= 100 U/min;

n09=500 (1 - 0,9)=50 U/min;

n1=500 (1 - 1)= 0 U/min.

Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 3 aufgeführt.

Basierend auf den Berechnungsergebnissen erstellen wir ein maßstabsgetreues Diagramm der mechanischen Eigenschaften n(M):

4. Begründen Sie die Methode zum Anschluss der Phasenwicklungen des zuvor ausgewählten Motors 4A355M12U3 mit Nennspannung Un=380/660 IN an das Stromnetz mit Spannung anschließen Ul=660y V. Bestimmen Sie die Anlauf-, Phasen- und linearen Nennströme des Motors für die gewählte Art der Wicklungsverbindung. Berechnen Sie Anlauf-, Phasen- und Linearströme, Anlauf- und kritische Drehmomente sowie die Motorleistung entsprechend dem Nennschlupf, wenn die Methode zum Anschluss der Phasenwicklungen falsch gewählt wird.

Die Wicklungen eines Drehstrommotors können abhängig von der Nennspannung der Phasenwicklung in Stern oder Dreieck an das Versorgungsnetz angeschlossen werden Un und Netzspannung Ul. Im Motordatenblatt sind in der Regel 2 Spannungen angegeben, an die der Motor angeschlossen werden kann. Beim Anschluss ist zu berücksichtigen, dass die Phasenwicklungen für die niedrigere der beiden Spannungen (in unserem Fall 380 V) ausgelegt sind. Unser Motor sollte über eine Sternschaltung an das Netzwerk angeschlossen werden, weil Uph = Ul /(Uph = 660V / = 380V). Rotorwelle eines asynchronen Elektromotors

Der lineare Nennstrom des Motors wird aus dem Ausdruck für die Leistung eines Drehstromkreises ermittelt:

P1ì= Uл Iл cosн, wo Ul=660 V- lineare (nominale) Spannung des Stromnetzes; P1n, W,- elektrische Nennwirkleistung des Motors, die

bestimmt durch die auf dem Typenschild angegebene Nennleistung an der Motorwelle Pn unter Berücksichtigung von Verlusten im Motor:

P1n= Pn/ zn=90·10 3/0,915=98,361·10 3 W.

Linearer Nennstrom des Motors:

Il(n)=P1n /( UL-Kosten) = 98,361 10 3 / 660 0,77 = 111,745 A.

Die Nennphasenströme bei Sternschaltung sind gleich linear:

Wenn= Il=111,745 A.

Der Anlaufstrom des Motors wird durch den linearen Nennstrom bestimmt In =66,254 A und Anlaufstromkoeffizient kI=Iп/In =5,5:

Iп= IN·кI =111,745·5,5=614,598 A.

Wir ermitteln die Haupteigenschaften des Motors, wenn die Anschlussart des Motors falsch gewählt wird, d.h. beim Anschluss der Phasenwicklungen Dreieck (?). Lassen Sie uns die Eigenschaften des Motors angeben, wenn die Art des Anschlusses des Motors falsch ist X!(Ich!, Du!, M! ,R!). Bei einer Dreieckschaltung ergeben sich die Phasenspannungen Uph gleich linear Ul=660 V . Daher ist die Spannung an den Phasenwicklungen gleich U!f = Ul=660V, die um ein Vielfaches höher ist als die Nennspannung und zum Durchschlag der Isolierung der Motorwicklungen führen kann.

Phasenströme sind gemäß dem Ohmschen Gesetz direkt proportional zur Phasenspannung Uph und umgekehrt proportional zur Impedanz der Phasenwicklungen zph: Iph = Uph/zph. Folglich werden die tatsächlichen Werte der Phasenströme sowie der Phasenspannungen die Nennwerte deutlich übersteigen, d.h.

I!f =· Iф=·111,745=193,548 A.

Lineare Ströme mit Dreieckschaltung IN =· Wenn. Folglich sind die tatsächlichen Werte der linearen Ströme gleich:

I!n=·I!ф =··Iф=3·111.745= 335.235 A, Das ist das Dreifache der Nennwerte der Netzströme.

Anlaufströme werden anhand der Istwerte linearer Ströme ermittelt In und Einschaltstromverhältnis kI=Iп/In =5,5

I!p = I!n · kI =335,235·5,5=1843,793 A,

mal so hoch wie der Wert der Einschaltströme bei Sternschaltung.

Vom Motor entwickelte Drehmomente (Anlauf). Abgeordneter, maximal Mmax) ändern sich proportional zum Quadrat der Spannung an den Phasenwicklungen, d.h. M = km U2ph , Wo km- Koeffizient, der die Hauptparameter des Motors berücksichtigt und das vom Motor entwickelte Drehmoment mit der Spannung verbindet. Da sich die Spannung an den Phasenwicklungen bei falscher Anschlussart des Motors (Dreieck) um den Faktor erhöht, erhöhen sich die Motordrehmomente () um das 2-fache, d.h. dreimal.

Bei Anschluss der Motorphasenwicklungen mit einem Stern:

M = km U2f = km 3802, Wo km =M/3802.

Bei Anschluss der Motorwicklungen im Dreieck:

M! = km (U!f)2 =M 6602 /3802 =3M.

Anlaufdrehmoment beim Anschluss des Motors mit einem Dreieck (falsche Methode):

M!p=3MP =3·1754,082 =5262,246 Nm.

Kritischer Moment beim Anschluss eines Motors mit einem Stern:

M!kr=Mikrobezirk · 3=3·3157,348=9472,044 N·m.

Dargestellt wird die Leistung an der Motorwelle Pn= Ul In sign coscn. Von den in diesem Ausdruck enthaltenen Größen ändert sich bei falscher Wahl der Motoranschlussmethode nur der lineare Strom Il(Netzspannung Ul =660 Vändert sich nicht). Gemäß dem Berechnungsergebnis in Abschnitt 4.5.2. Wenn der Motor versehentlich an einen Stern angeschlossen wird, erhöhen sich die linearen Ströme um das Dreifache, daher erhöht sich die Motorleistung bei Nennschlupf um das Dreifache und beträgt:

P!n =3Pn =3·90=270 kW.

5. Startzeit festlegen tstart und zeichnen Sie die Beschleunigungskurve eines Elektroantriebs mit einem 4A355M12U3-Elektromotor und einer Arbeitsmaschine mit Trägheitsmoment auf Jm= 9,68 kg m2 und mechanische Eigenschaften

Frau= 11200+16,8n , Nm.

Die Beschleunigungszeit des Elektroantriebs wird aus der Bewegungsgleichung des Antriebs ermittelt

M - Ms = (1/9,55)J dn/dt,

Ersetzen von Infinitesimalwerten dn Und dt auf Endwerte ?N Und ?T:

?t=(1/9,55) J·?n /(M - Ms)

Der resultierende Ausdruck ist gültig, sofern die Momente statisch sind M Und MS, und das Trägheitsmoment hängen nicht von der Geschwindigkeit ab, d.h. (M - Ms)=konst Und J= konst. Daher verwenden wir eine näherungsweise graphenanalytische Berechnungsmethode, für die die gemeinsamen mechanischen Eigenschaften des Motors ermittelt werden n(M) und Arbeitsmaschine Frau(n) Wir unterteilen es in Beschleunigungsperioden, die wir jeweils akzeptieren (M - Ms)=konst.

Wir stellen die Gleichung für das statische Widerstandsmoment der Arbeitsmaschine gegenüber der Motorwelle vor:

Mc=Mcm·(1/i)·(1/zp)=(11200+16,8n)/(14·0,915); Ms =874.317+1.312·n, N·m.

Wir ermitteln die Werte des statischen Widerstandsmoments der Arbeitsmaschine MS für unterschiedliche Geschwindigkeiten N in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3 wird durch die Ergebnisse der Berechnung der Werte ergänzt MS, wir bekommen Tisch 4.

Mc=874,317+1,312·500=1530,317 Nm

Mc=874,317+1,312·490=1517,197 Nm

Mc=874,317+1,312·467=1487,021 Nm

Mc=874,317+1,312·450 =1464,717 Nm

Mc=874,317+1,312·400=1399,117 Nm

Mc=874,317+1,312·350=1333,517 Nm

Mc=874,317+1,312·300=1267,917 Nm

Mc=874,317+1,312·250=1202,317 Nm

Mc=874,317+1,312·200=1136,717 Nm

Mc=874,317+1,312·150=1071,117 Nm

Mc=874,317+1,312·100=1005,517 Nm

Mc=874,317+1,312·50=939,917 Nm

Mc=874,317+1,312 0=874,317 Nm

Basierend auf den in Tabelle 4 angegebenen Berechnungsergebnissen konstruieren wir die mechanischen Eigenschaften der Verbindung n(M) Und n(Mс).

Wir ermitteln das auf die Motorwelle reduzierte Trägheitsmoment des Systems:

J=Jd + Jm(nm/ nd)2=9,58+2200(35/490)2=20,805 kg m2

Gemeinsame mechanische Eigenschaften des Motors n(M) und Arbeitsmaschine Frau(n) Wir teilen es in 10 Beschleunigungsperioden auf, sodass es in jeder Periode einfacher und möglichst genau ist, die Durchschnittswerte der Drehmomente über die Periode zu bestimmen Mk, von der Engine entwickelt, und Moskauer Zeit-statischer Widerstand auf der Motorwelle von der Seite der Arbeitsmaschine. Wir gehen davon aus, dass mit jeder Periode die Rotationsfrequenz zunimmt ?nk bei konstantem dynamischem Drehmoment (M - Frau), gleich dem Durchschnitt für den Zeitraum und gemäß dem Ausdruck ?t=(1/9,55) J·?n /(M - Ms) Bestimmen Sie die Beschleunigungszeit ?tк für jede Periode. Die Berechnungsergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.

• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/802,829=0,136
• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/654,556=0,166
• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/519,813=0,21
• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/408,737=0,268
• ?tк=(1/9,55 )· 20,805·50/410,788=0,265
• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/289,275=0,377
• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/342,679=0,318
• ?tк=(1/9,55) 20,805·50/570,614=0,191
• ?tк=(1/9,5520,805·50/1093,15=0,1
• ?tк=(1/9,55) 20,805·45/836,895=0,13

Wir ermitteln die Beschleunigungszeit des Elektroantriebs, indem wir die Beschleunigungsdauer in jeder Periode summieren:

tstart =0,136+0,166+0,21+0,268+0,265+0,377+0,318+0,191+0,1+0,13=2,161 Sek

Liste der verwendeten Literatur

1. Elektrotechnik, Elektronik und Elektroantrieb: Methode. Anweisungen zur Durchführung von Berechnungen.-Grafik. Werke / P. T. Ponomarev; Hrsg. E. V. Lesnykh; Geschwister. Zustand Universität für Kommunikation - Nowosibirsk: SGUPS, 2014. - S.

2. Allgemeine Elektrotechnik: Lehrbuch / Hrsg. V. S. Pantjuschin. - M.: Höher. Schule, 1970. - 568 S.

3. Elektrotechnik und Elektronik: Lehrbuch. für nicht-elektrische Spezialist. Universitäten / V.G. Gerasimov, E.V. Kuznetsov, O.V. Nikolaeva [und andere]; bearbeitet von V.G. Gerasimova. - M.: Energoatomizdat. Elektrische und magnetische Kreise. - 1996. - 288 S.

Asynchronmotoren (IM) sind der am weitesten verbreitete Motortyp, weil... Sie sind einfacher und zuverlässiger im Betrieb, haben bei gleicher Leistung weniger Gewicht, Abmessungen und Kosten im Vergleich zu DPT. Die Schaltpläne zum Einschalten des Blutdrucks sind in Abb. dargestellt. 2.14.

Bis vor Kurzem wurden IMs mit Käfigläufern in ungeregelten Elektroantrieben eingesetzt. Mit dem Aufkommen von Thyristor-Frequenzumrichtern (TFCs) für die Spannung, die die Statorwicklungen des IM versorgt, wurden jedoch Käfigläufermotoren in einstellbaren elektrischen Antrieben eingesetzt. Derzeit werden in Frequenzumrichtern Leistungstransistoren und programmierbare Steuerungen eingesetzt. Die Geschwindigkeitsregelungsmethode heißt Impuls und ihre Verbesserung ist die wichtigste Richtung bei der Entwicklung elektrischer Antriebe.

Reis. 2.14. a) Schaltplan zum Einschalten eines IM mit Käfigläufer;

b) Schaltplan zum Einschalten eines IM mit phasengewickeltem Rotor.

Die Gleichung für die mechanischen Eigenschaften des Blutdrucks kann auf der Grundlage des Ersatzschaltbilds des Blutdrucks erhalten werden. Wenn wir den aktiven Widerstand des Stators in diesem Stromkreis vernachlässigen, hat der Ausdruck für die mechanische Kennlinie die Form:

,

Hier M k – kritischer Moment; S zu- der entsprechende kritische Beleg; U f– Effektivwert der Phasenspannung des Netzes; ω 0 =2πf/p– Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds des IM (synchrone Geschwindigkeit); F– Frequenz der Versorgungsspannung; P– Anzahl der Polpaare des IM; x k– induktiver Phasenwiderstand des Kurzschlusses (ermittelt aus dem Ersatzschaltbild); S=(ω 0 -ω)/ω 0– Schlupf (Rotorgeschwindigkeit relativ zur Geschwindigkeit des Drehfeldes); R 2 1– Gesamtwirkwiderstand der Rotorphase.

Die mechanischen Eigenschaften eines IM mit Käfigläufer sind in Abb. dargestellt. 2.15.

Reis. 2.15. Mechanische Eigenschaften eines Induktionsmotors mit Käfigläufer.

Darauf lassen sich drei charakteristische Punkte unterscheiden. Koordinaten des ersten Punktes ( S=0; ω=ω 0 ; M=0). Es entspricht dem idealen Leerlaufmodus, wenn die Rotorgeschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit des rotierenden Magnetfelds ist. Koordinaten des zweiten Punktes ( S=S bis; M=M k). Der Motor läuft mit maximalem Drehmoment. Bei M s > M k Der Motorrotor wird zum Stoppen gezwungen, was einen Kurzschluss für den Motor darstellt. Daher wird das Motordrehmoment an diesem Punkt als kritisch bezeichnet M k. Koordinaten des dritten Punktes ( S=1; ω=0; M=M p). Zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Motor im Startmodus: Rotordrehzahl ω=0 und das Startdrehmoment wirkt auf den stehenden Rotor M p. Der zwischen dem ersten und dem zweiten Kennlinienpunkt liegende Abschnitt der mechanischen Kennlinie wird als Arbeitsabschnitt bezeichnet. Darauf läuft der Motor im Dauerzustand. Für einen IM mit Kurzschlussläufer, wenn die Bedingungen erfüllt sind U=U n Und f=f n die mechanische Eigenschaft wird als natürlich bezeichnet. In diesem Fall gibt es auf dem Arbeitsabschnitt der Kennlinie einen Punkt, der dem Nennbetriebsmodus des Motors entspricht und Koordinaten hat ( S n; ω n; M n).

Elektromechanische Eigenschaften des Blutdrucks ω=f(I f), die in Abb. 2.15 als gestrichelte Linie dargestellt ist, stimmt im Gegensatz zur elektromechanischen Kennlinie des DPT nur in seinem Arbeitsabschnitt mit der mechanischen Kennlinie überein. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass während des Startvorgangs aufgrund der sich ändernden Frequenz der EMK. in der Rotorwicklung E 2 die Frequenz des Stroms und das Verhältnis von induktivem und aktivem Widerstand der Wicklung ändern sich: Zu Beginn des Anlaufs ist die Frequenz des Stroms höher und der induktive Widerstand größer als der aktive; mit zunehmender Rotorgeschwindigkeit ω die Frequenz des Rotorstroms und damit der induktive Widerstand seiner Wicklung nimmt ab. Daher ist der Anlaufstrom des IM im Direktstartmodus 5–7 mal höher als der Nennwert Ich fn und das Anlaufdrehmoment M p gleich nominell M n. Im Gegensatz zu DPT, bei dem beim Starten der Anlaufstrom und das Anlaufdrehmoment begrenzt werden müssen, muss beim Starten eines IM der Anlaufstrom begrenzt und das Anlaufdrehmoment erhöht werden. Der letzte Umstand ist der wichtigste, da der DPT mit unabhängiger Erregung wann beginnt MS<2,5М н , DPT mit sequentieller Anregung bei MS<5М н , und Blutdruck beim Arbeiten auf natürlichem Niveau MS<М н .

Bei einem IM mit Kurzschlussläufer beträgt die Erhöhung M p wird durch eine spezielle Gestaltung der Rotorwicklung gewährleistet. Die Nut für die Rotorwicklung ist tief ausgeführt und die Wicklung selbst ist zweilagig angeordnet. Beim Starten des Motors Frequenz E 2 und die Rotorströme sind groß, was zum Auftreten eines Stromverdrängungseffekts führt – der Strom fließt nur in der oberen Schicht der Wicklung. Dadurch erhöhen sich der Wicklungswiderstand und das Anlaufdrehmoment des Motors M P. Sein Wert kann erreichen 1,5 Mio. k.

Bei einem IM mit gewickeltem Rotor beträgt die Erhöhung M P wird durch die Veränderung seiner mechanischen Eigenschaften gewährleistet. Wenn Widerstand R P, im Rotorstromkreislauf enthalten, ist gleich Null - der Motor arbeitet mit einer natürlichen Charakteristik und M P = M N. Bei R P >0 der Gesamtwirkwiderstand der Rotorphase erhöht sich R 2 1. Kritischer Ausrutscher S zu wie es zunimmt R 2 1 nimmt auch zu. Dadurch erfolgt bei einem IM mit gewickeltem Rotor die Einführung R P in den Rotorstromkreis führt zu einer Verschiebung M K in Richtung großer Ausrutscher. Bei S K =1 M P =M K. Mechanische Eigenschaften von IM mit gewickeltem Rotor bei R P >0 werden künstlich oder rheostatisch genannt. Sie sind in Abb. dargestellt. 2.16.

Beim Aufbau von Modellen eines automatisierten Elektroantriebs muss die Komplexität der im Motor während seines Betriebs ablaufenden elektromechanischen Prozesse berücksichtigt werden. Die aus mathematischen Berechnungen gewonnenen Ergebnisse sollten empirisch überprüft werden. Daher besteht die Notwendigkeit, die Eigenschaften von Elektromotoren im Rahmen eines groß angelegten Experiments zu bestimmen. Die bei einem solchen Experiment gewonnenen Informationen ermöglichen es, das erstellte mathematische Modell zu testen. Der Artikel diskutiert eine Methode zur Konstruktion der mechanischen Eigenschaften eines Asynchronmotors mit Käfigläufer und führt einen experimentellen Test der berechneten mechanischen Eigenschaften am Beispiel eines Systems bestehend aus einem Asynchronmotor durch, an dessen Welle ein unabhängig erregter Motor angeschlossen ist Der Gleichstrommotor wird als Last angeschlossen, der Berechnungsfehler wird abgeschätzt und eine Schlussfolgerung über die Möglichkeit gezogen, die erhaltenen Ergebnisse für weitere Untersuchungen zu verwenden. Bei der Durchführung des Experiments wird der Laborständer NTC-13.00.000 verwendet.

Asynchronmotor

Gleichspannungs Motor

mechanische Eigenschaften

gleichartiger Schaltkreis

Sättigung des magnetischen Systems.

1. Voronin S.G. Elektrischer Antrieb von Flugzeugen: Pädagogischer und methodischer Komplex. - Offline-Version 1.0. - Tscheljabinsk, 1995-2011.- Abb. 493, Liste lit. - 26 Titel

2. Moskalenko V. V. Elektroantrieb: ein Lehrbuch für Studenten. höher Lehrbuch Betriebe. - M.: Verlagszentrum "Academy", 2007. - 368 S.

3. Moshchinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Bestimmung der Parameter des Ersatzschaltbildes einer Asynchronmaschine anhand von Katalogdaten // Elektrizität. - Nr. 4/98. - 1998. - S. 38-42.

4. Technischer Katalog, zweite Auflage, korrigiert und erweitert / Vladimir Electric Motor Plant. - 74 s.

5. Grundlagen, Typen und Anwendungen von Austin Hughes-Elektromotoren und -Antrieben. - Dritte Auflage / School of Electronic and Electrical Engineering, University of Leeds. - 2006. - 431 Rubel.

Einführung

Ein Asynchronmotor (AM) ist ein Elektromotor, der in verschiedenen Industrien und in der Landwirtschaft sehr breite Anwendung gefunden hat. IM mit Käfigläufer weist Merkmale auf, die ihn weit verbreitet machen: einfache Herstellung, was niedrige Anschaffungskosten und hohe Zuverlässigkeit bedeutet; hohe Effizienz gepaart mit geringen Wartungskosten führen letztendlich zu niedrigen Gesamtbetriebskosten; Möglichkeit, direkt am Wechselstromnetz zu arbeiten.

Betriebsarten eines asynchronen Elektromotors

Käfigläufermotoren sind Asynchronmaschinen, deren Drehzahl von der Frequenz der Versorgungsspannung, der Polpaarzahl und der Belastung der Welle abhängt. Wenn die Temperaturänderung ignoriert wird und die Versorgungsspannung und -frequenz konstant gehalten werden, hängt das Wellendrehmoment im Allgemeinen vom Schlupf ab.

Das Drehmoment des arteriellen Drucks lässt sich mit der Kloss-Formel ermitteln:

Dabei ist , der kritische Moment, der kritische Schlupf.

Zusätzlich zum Motormodus verfügt der Asynchronmotor über drei weitere Bremsmodi: a) Generatorbremsung mit Energieabgabe an das Netz; b) Gegenschaltendes Bremsen; c) dynamisches Bremsen.

Bei positivem Schlupf fungiert die Käfigläufermaschine als Motor, bei negativem Schlupf als Generator. Daraus folgt, dass der Ankerstrom eines Käfigläufermotors nur vom Schlupf abhängt. Wenn die Maschine die Synchrondrehzahl erreicht, ist der Strom minimal.

Die Generatorbremsung des IM mit Energieabgabe an das Netz erfolgt, wenn die Rotordrehzahl die Synchrondrehzahl überschreitet. In diesem Modus liefert der Elektromotor Wirkenergie an das Netzwerk und die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Feldes erforderliche Blindenergie wird dem Elektromotor aus dem Netzwerk zugeführt.

Die mechanische Kennlinie für den Generatorbetrieb ist eine Fortsetzung der Kennlinie für den Motorbetrieb im zweiten Quadranten der Koordinatenachsen.

Das Rückwärtsbremsen entspricht der Drehrichtung des Statormagnetfelds, entgegengesetzt zur Drehung des Rotors. In diesem Modus ist der Schlupf größer als eins und die Rotorgeschwindigkeit im Verhältnis zur Statorfeldgeschwindigkeit ist negativ. Der Strom im Rotor und damit im Stator erreicht einen großen Wert. Um diesen Strom zu begrenzen, wird zusätzlicher Widerstand in den Rotorkreis eingeführt.

Der umgekehrte Bremsmodus tritt auf, wenn sich die Drehrichtung des Statormagnetfelds ändert, während sich der Rotor des Elektromotors und die damit verbundenen Mechanismen aufgrund der Trägheit weiter drehen. Dieser Modus ist auch dann möglich, wenn das Statorfeld die Drehrichtung nicht ändert und der Rotor unter dem Einfluss eines externen Drehmoments die Drehrichtung ändert.

In diesem Artikel betrachten wir den Aufbau der mechanischen Eigenschaften eines Asynchronmotors im Motormodus.

Konstruieren einer mechanischen Kennlinie anhand eines Modells

Passdaten von AD DMT f 011-6у1: Uф =220 - Nennphasenspannung, V; p=3 - Anzahl der Polpaare der Wicklungen; n=880 – Nenndrehzahl, U/min; Pn=1400 - Nennleistung, W; In=5,3 - Nennrotorstrom, A; η = 0,615 - Effizienz nominal, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) nominal; J=0,021 - Trägheitsmoment des Rotors, kg m 2; Ki = 5,25 - Anlaufstrom-Vielfaches; Kp = 2,36 – Multiplizität des Anlaufdrehmoments; Km = 2,68 – Multiplizität des kritischen Moments.

Zur Untersuchung der Betriebsarten von Asynchronmotoren werden Betriebs- und mechanische Kenngrößen herangezogen, die experimentell ermittelt oder anhand eines Ersatzschaltbildes (EC) berechnet werden. Um SZ (Abb. 1) verwenden zu können, müssen Sie dessen Parameter kennen:

• R 1, R 2 ", R M - aktiver Widerstand der Stator-, Rotor- und Magnetisierungszweigphasen;
• X 1, X 2", X M - induktiver Leckwiderstand der Rotor-Stator-Phasen und des Magnetisierungszweigs.

Diese Parameter werden zur Ermittlung der Anlaufströme bei der Auswahl von Magnetstartern und Schützen, beim Überlastschutz, zur Regelung und Konfiguration der elektrischen Antriebssteuerung sowie zur Simulation transienter Vorgänge benötigt. Darüber hinaus sind sie für die Berechnung des Startmodus des IM, die Bestimmung der Eigenschaften eines Asynchrongenerators sowie bei der Auslegung von Asynchronmaschinen zum Vergleich der Anfangs- und Auslegungsparameter erforderlich.

Reis. 1. Ersatzschaltbild eines Asynchronmotors

Wir werden die Methode zur Berechnung der Parameter des Ersatzschaltbildes verwenden, um den Wirk- und Blindwiderstand der Stator- und Rotorphasen zu bestimmen. Die für die Berechnungen erforderlichen Werte für Wirkungsgrad und Leistungsfaktor bei Teillast sind im technischen Katalog angegeben: pf = 0,5 - Teillastfaktor, %; Ppf = Pn·pf – Leistung bei Teillast, W; η _pf = 0,56 - Effizienz bei Teillast, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) bei Teillast.

Widerstandswerte im Ersatzschaltbild: X 1 =4,58 - Statorreaktanz, Ohm; X 2 "=6,33 - Rotorreaktanz, Ohm; R 1 =3,32 - Statoraktivwiderstand, Ohm; R 2 "=6,77 - Rotoraktivwiderstand, Ohm.

Lassen Sie uns mithilfe der Kloss-Formel (1) eine mechanische Kennlinie eines Asynchronmotors konstruieren.

Slip wird aus einem Ausdruck der Form bestimmt:

Wo ist die Rotationsgeschwindigkeit des IM-Rotors, rad/s,

Synchrondrehzahl:

Kritische Rotordrehzahl:

. (4)

Kritische Folie:

Wir bestimmen den kritischen Momentpunkt aus dem Ausdruck

Das Anlaufdrehmoment ermitteln wir mit der Kloss-Formel bei s=1:

. (7)

Basierend auf den durchgeführten Berechnungen erstellen wir eine mechanische Charakteristik des Blutdrucks (Abb. 4). Um es in der Praxis zu testen, führen wir ein Experiment durch.

Konstruktion experimenteller mechanischer Eigenschaften

Bei der Durchführung des Experiments wird der Laborständer NTC-13.00.000 „Electrodrive“ verwendet. Es handelt sich um ein System bestehend aus einem IM, an dessen Welle ein unabhängig erregter Gleichstrommotor (DCM) als Last angeschlossen ist. Es ist notwendig, anhand der Passdaten von Asynchron- und Synchronmaschinen und Sensorwerten eine mechanische Kennlinie eines Asynchronmotors zu erstellen. Wir haben die Möglichkeit, die Spannung der Erregerwicklung des DPT zu ändern, die Ströme am Anker eines Synchron- und Asynchronmotors sowie die Wellenrotationsfrequenz zu messen. Schließen wir den IM an die Stromquelle an und laden ihn, indem wir den Strom der Erregerwicklung des DPT ändern. Nach der Durchführung des Experiments erstellen wir aus den Sensormesswerten eine Wertetabelle:

Tabelle 1 Sensorwerte beim Laden eines Asynchronmotors

Dabei ist Iв der Feldwicklungsstrom des Gleichstrommotors, I I der Ankerstrom des Gleichstrommotors, Ω die Rotordrehzahl des Asynchronmotors und I 2 der Rotorstrom des Asynchronmotors.

Passdaten der Synchronmaschine Typ 2P H90L UHL4: Pn=0,55 – Nennleistung, kW; Unom=220 - Nennspannung, V; Uv.nom=220 - Nennerregerspannung, V; Iya.nom=3,32 - Nennankerstrom, A; Iv.nom=400 - Nennerregerstrom, mA; Rя=16,4 - Ankerwiderstand, Ohm; nn=1500 - Nenndrehzahl, U/min; Jdv=0,005 - Trägheitsmoment, kg m 2; 2p p =4 - Anzahl der Polpaare; 2a=2 – Anzahl der parallelen Zweige der Ankerwicklung; N=120 – Anzahl der aktiven Leiter der Ankerwicklung.

Der Strom gelangt durch eine Bürste in den DPT-Rotor, fließt durch alle Windungen der Rotorwicklung und verlässt ihn durch die andere Bürste. Der Kontaktpunkt der Statorwicklung mit der Rotorwicklung erfolgt durch die Kommutatorplatte oder die Segmente, auf die die Bürste jeweils drückt (die Bürste ist normalerweise breiter als ein Segment). Da jede einzelne Windung der Rotorwicklung mit einem Kommutatorsegment verbunden ist, durchläuft der Strom auf seinem Weg durch den Rotor tatsächlich alle Windungen und alle Kommutatorplatten.

Reis. 2. Ströme, die im Rotor eines Gleichstrommotors mit zwei Polen fließen

Abbildung 2 zeigt, dass alle Leiter, die am Nordpol liegen, eine positive Ladung tragen, während alle Leiter unter dem Südpol eine negative Ladung tragen. Daher erfahren alle Leiter unter dem Nordpol eine nach unten gerichtete Kraft (die proportional zur radialen Flussdichte B und dem Rotorstrom ist), während alle Leiter unter dem Südpol eine gleiche nach oben gerichtete Kraft erfahren. Dadurch entsteht am Rotor ein Drehmoment, dessen Größe proportional zum Produkt aus magnetischer Flussdichte und Strom ist. In der Praxis ist die magnetische Flussdichte unter dem Pol nicht völlig gleichmäßig, sodass die Kraft auf einige Rotorleiter größer ist als auf andere. Das an der Welle entstehende Gesamtmoment beträgt:

M = K T ФI, (8)

wobei Ф der gesamte magnetische Fluss ist, ist der Koeffizient K T für einen bestimmten Motor konstant.

Gemäß Formel (8) kann eine Drehmomentregelung (Begrenzung) durch Änderung des Stroms I oder des magnetischen Flusses F erreicht werden. In der Praxis erfolgt die Drehmomentregelung am häufigsten durch Anpassung des Stroms. Der Motorstrom wird von seinem Steuersystem (oder Bediener) reguliert, indem die dem Motor zugeführte Spannung mithilfe von Stromwandlern geändert oder zusätzliche Widerstände in seine Schaltkreise eingebaut werden.

Berechnen wir die in Gleichung (8) enthaltene Auslegungskonstante des Motors:

. (9)

Stellen wir einen Zusammenhang zwischen dem Motorfluss und dem Feldwicklungsstrom her. Wie aus der Theorie elektrischer Maschinen bekannt ist, ist dieser Zusammenhang aufgrund des Einflusses der Sättigung des Magnetsystems nichtlinear und hat die in Abbildung 3 dargestellte Form. Um Eisen besser auszunutzen, ist die Maschine so ausgelegt, dass im Nennwert Modus liegt der Arbeitspunkt am Wendepunkt der Magnetisierungskurve. Nehmen wir an, dass die Größe des magnetischen Flusses proportional zum Erregerstrom ist.

Fpr.=Iв, (10)

wobei Iв der Erregerstrom ist.

Ф – tatsächlicher Durchflusswert; F pr. - für Berechnungen übernommener Durchflusswert

Reis. 3. Verhältnis der magnetischen Flusswerte, akzeptiert und real

Da IM und DPT im Experiment eine gemeinsame Welle haben, können wir das vom DPT erzeugte Drehmoment berechnen und basierend auf den erhaltenen Werten und Geschwindigkeitssensorwerten eine experimentelle mechanische Charakteristik des IM erstellen (Abbildung 4).

Abb.4. Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors: berechnet und experimentell

Die erhaltene experimentelle Kennlinie liegt im Bereich niedriger Drehmomentwerte unterhalb der theoretisch berechneten Kennlinie und im Bereich hoher Werte höher. Diese Abweichung hängt mit der Differenz zwischen den berechneten und tatsächlichen Werten des Magnetflusses zusammen (Abb. 3). Beide Graphen schneiden sich bei Fr.=Iв. nom.

Lassen Sie uns eine Korrektur in die Berechnungen einführen, indem wir eine nichtlineare Beziehung herstellen (Abb. 5):

Ф=а·Iв, (11)

wobei a der Nichtlinearitätskoeffizient ist.

Reis. 5. Verhältnis von magnetischem Fluss zu Erregerstrom

Die resultierende experimentelle Kennlinie wird die in Abb. gezeigte Form annehmen. 6.

Abb.6. Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors: berechnet und experimentell

Berechnen wir den Fehler der experimentellen Daten für den Fall, in dem der magnetische Fluss linear vom Erregerstrom abhängt (10), und für den Fall, in dem diese Abhängigkeit nichtlinear ist (11). Im ersten Fall beträgt der Gesamtfehler 3,81 %, im zweiten 1,62 %.

Abschluss

Die nach experimentellen Daten konstruierte mechanische Kennlinie unterscheidet sich von der nach der Kloss-Formel (1) erstellten Kennlinie aufgrund der akzeptierten Annahme Fpr. = Iv, die Abweichung beträgt 3,81 %, mit Iv = Iv.nom. = 0,4 (A) Diese Eigenschaften sind gleich. Wenn Iв den Nennwert erreicht, geht das Magnetsystem des DPT in die Sättigung; eine weitere Erhöhung des Erregerstroms hat daher immer weniger Einfluss auf den Wert des Magnetflusses. Um genauere Drehmomentwerte zu erhalten, ist es daher notwendig, einen Sättigungskoeffizienten einzuführen, der es ermöglicht, die Berechnungsgenauigkeit um das 2,3-fache zu erhöhen. Die durch Modellierung ermittelte mechanische Kennlinie spiegelt den Betrieb eines realen Motors angemessen wider und kann als Grundlage für weitere Untersuchungen herangezogen werden.

Rezensenten:

• Pyukke Georgy Aleksandrovich, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Abteilung für Kontrollsysteme der Staatlichen Technischen Universität Kamtschatka, Petropawlowsk-Kamtschatski.
• Potapov Vadim Vadimovich, Doktor der technischen Wissenschaften, Professor der Zweigstelle der Fernöstlichen Föderalen Universität, Petropawlowsk-Kamtschatski.

Bibliografischer Link

Die mechanische Charakteristik des Motors ist die Abhängigkeit der Rotordrehzahl vom Drehmoment an der Welle n = f (M2). Da das Leerlaufdrehmoment unter Last klein ist, gilt M2 ? M und die mechanische Eigenschaft wird durch die Abhängigkeit n = f (M) dargestellt. Berücksichtigt man die Beziehung s = (n1 - n) / n1, so kann die mechanische Kennlinie durch Darstellung ihrer grafischen Abhängigkeit in den Koordinaten n und M ermittelt werden (Abb. 1).

Abb.1.

Die natürlichen mechanischen Eigenschaften eines Asynchronmotors entsprechen dem Hauptstromkreis (Typenschild) seines Anschlusses und den Nennparametern der Versorgungsspannung. Künstliche Eigenschaften werden erhalten, wenn zusätzliche Elemente einbezogen werden: Widerstände, Drosseln, Kondensatoren. Wenn der Motor mit einer Nicht-Nennspannung betrieben wird, weichen die Eigenschaften auch von den natürlichen mechanischen Eigenschaften ab.

Mechanische Eigenschaften sind ein sehr praktisches und nützliches Werkzeug zur Analyse der statischen und dynamischen Modi eines Elektroantriebs.

Daten zur Berechnung der mechanischen Eigenschaften für einen bestimmten Antrieb und Motor:

Ein Drehstrom-Asynchronmotor mit Käfigläufer wird aus einem Netz mit einer Spannung von = 380 V bei = 50 Hz gespeist.

4AM160S4 Motorparameter:

Pn= 12,5 kW,

nn= 1460 U/min,

cosсн= 0,86, сн= 0,89, kн= 2,2

Bestimmen Sie: Nennstrom in der Statorwicklungsphase, Anzahl der Polpaare, Nennschlupf, Nenndrehmoment an der Welle, kritisches Drehmoment, kritischer Schlupf und erstellen Sie eine mechanische Kennlinie des Motors. Lösung.

(3.1) Aus dem Netz aufgenommene Nennleistung:

(3.2) Vom Netz aufgenommener Nennstrom:

(3.3) Polpaarzahl

wobei n1 = 1500 die Synchrondrehzahl ist, die der Nennfrequenz ní = 1460 U/min am nächsten kommt.

(3.4) Nennschlupf:

(3.5) Nenndrehmoment an der Motorwelle:

(3.6) Kritischer Moment

Mk = km x Mn = 1,5 x 249,5 = 374,25 Nm.

(3.7) Wir ermitteln den kritischen Schlupf, indem wir M = Mn, s = sn und Mk / Mn = km einsetzen.

Um die mechanischen Eigenschaften des Motors mit n = (n1 - s) zu konstruieren, bestimmen wir die charakteristischen Punkte: Leerlaufpunkt s = 0, n = 1500 U/min, M = 0, Nennmoduspunkt sí = 0,03, nn = 1500 U/min min , Mn = 249,5 Nm und der kritische Modenpunkt sk = 0,078, Mk = 374,25 Nm.

Für den Startpunkt sp = 1, n = 0 finden wir

Basierend auf den erhaltenen Daten wird eine mechanische Charakteristik des Motors erstellt. Um eine mechanische Kennlinie genauer zu konstruieren, ist es notwendig, die Anzahl der Berechnungspunkte zu erhöhen und die Momente und Rotationsfrequenz für gegebene Schlupfe zu bestimmen.

Konstruktion der natürlichen mechanischen Eigenschaften des Motors

Die mechanische Kenngröße des Motors ist die Abhängigkeit der Drehzahl n vom Lastmoment M an der Welle.

Es gibt natürliche und künstliche Eigenschaften von Elektromotoren.

Natürlich Als mechanische Kenngröße bezeichnet man die Abhängigkeit der Motordrehzahl vom Drehmoment an der Welle unter Nennbetriebsbedingungen des Motors in Bezug auf seine Parameter (Nennspannungen, Frequenz, Widerstand usw.). Die Änderung eines oder mehrerer Parameter führt zu einer entsprechenden Änderung der mechanischen Eigenschaften des Motors. Diese mechanische Eigenschaft wird als künstlich bezeichnet.

Um eine Gleichung für die mechanischen Eigenschaften eines Asynchronmotors zu erstellen, verwenden wir die Klos-Formel (4.1):

wobei M k das kritische Drehmoment des Motors ist (4.1.1):;

S k – kritischer Motorschlupf (4.1.2);

Motorüberlastfähigkeit (= 3);

S n - Motornennschlupf (4.1.3):

wo n n - Rotordrehzahl;

n 1 - Synchrongeschwindigkeit des Statorfeldes (4.1.4);

wobei f die Industriefrequenz des Versorgungsnetzstroms ist (f = 50 Hz) (4.1.5);

P - Polpaarzahl (für Motor 4AM132S4 P=2)

Nomineller Schlupf des 4AM132S4-Motors

Kritischer Motorschlupf

Motorkritischer Moment

Um die Eigenschaften in Koordinaten zu konstruieren, gehen wir basierend auf der Gleichung vom Gleiten zur Anzahl der Umdrehungen über

Das Gleiten wird im Bereich von 0 bis 1 angegeben

S = 0 n = 1500 . (1 - 0) = 1500 U/min;

38) Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors.

Mechanische Eigenschaften. Die Abhängigkeit der Rotordrehzahl von der Last (Drehmoment an der Welle) wird als mechanische Kennlinie eines Asynchronmotors bezeichnet (Abb. 262, a). Bei Nennlast beträgt die Drehzahl verschiedener Motoren üblicherweise 98-92,5 % der Drehzahl n 1 (Schlupf s nom = 2 - 7,5 %). Je größer die Belastung, also das Drehmoment, das der Motor entwickeln muss, desto geringer ist die Rotordrehzahl. Wie die Kurve zeigt

Reis. 262. Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors: a - natürlich; b – wenn der Startwiderstand eingeschaltet ist

in Abb. 262a nimmt die Drehzahl eines Asynchronmotors mit steigender Belastung im Bereich von Null bis zum Höchstwert nur geringfügig ab. Daher spricht man von einem solchen Motor, der über eine starre mechanische Charakteristik verfügt.

Der Motor entwickelt das größte Drehmoment M max mit einem Schlupf s kp von 10-20 %. Das Verhältnis M max /M nom bestimmt die Überlastfähigkeit des Motors und das Verhältnis M p /M nom bestimmt seine Starteigenschaften.

Der Motor kann nur dann stabil arbeiten, wenn die Selbstregulierung gewährleistet ist, d. h. es stellt sich automatisch ein Gleichgewicht zwischen dem an der Welle anliegenden Lastmoment M int und dem vom Motor entwickelten Drehmoment M ein. Dieser Zustand entspricht dem oberen Teil der Kennlinie bis zum Erreichen von M max (bis Punkt B). Übersteigt das Lastdrehmoment M in das Drehmoment M max, verliert der Motor an Stabilität und stoppt, während durch die Wicklungen der Maschine lange Zeit ein Strom fließt, der 5-7 mal größer als der Nennstrom ist und diese durchbrennen können .

Wenn der Anlaufwiderstand an den Rotorwicklungskreis angeschlossen wird, erhalten wir eine Familie mechanischer Eigenschaften (Abb. 262, b). Charakteristik 1, wenn der Motor ohne Startwiderstand läuft, wird als natürlich bezeichnet. Die Eigenschaften 2, 3 und 4, die durch den Anschluss eines Rheostaten mit den Widerständen R 1п (Kurve 2), R 2п (Kurve 3) und R 3п (Kurve 4) an die Rotorwicklung des Motors erhalten werden, werden als rheostatische mechanische Eigenschaften bezeichnet. Wenn der Anlaufwiderstand eingeschaltet wird, wird die mechanische Kennlinie weicher (steiler abfallend), da der aktive Widerstand des Rotorkreises R 2 zunimmt und s kp zunimmt. Dadurch wird der Anlaufstrom reduziert. Das Anlaufmoment M p hängt auch von R 2 ab. Sie können den Rheostatwiderstand so wählen, dass das Anlaufmoment M p gleich dem maximalen M max ist.

Bei einem Motor mit erhöhtem Startdrehmoment nähert sich die natürliche mechanische Kennlinie in ihrer Form der Kennlinie eines Motors mit eingeschaltetem Startwiderstand an. Das Drehmoment eines Doppelkäfigläufermotors ist gleich der Summe der beiden Drehmomente, die vom Arbeits- und Anlaufkäfig erzeugt werden. Daher kann Merkmal 1 (Abb. 263) durch Summieren der von diesen Zellen erzeugten Merkmale 2 und 3 erhalten werden. Das Anlaufdrehmoment M p eines solchen Motors ist deutlich größer als das Drehmoment M ' p eines herkömmlichen Käfigläufermotors. Die mechanische Leistung des Tiefschlitzmotors entspricht der des Doppelkäfigläufermotors.

FUNKTIONSMERKMALE NUR AUF JEDEN FALL!!!

Leistungsmerkmale. Die Betriebseigenschaften eines Asynchronmotors sind die Abhängigkeiten von Drehzahl n (oder Schlupf s), Drehmoment an der Welle M 2, Statorstrom I 1 Wirkungsgrad? und weil? 1, aus Nutzleistung P 2 = P mx bei Nennwerten der Spannung U 1 und der Frequenz f 1 (Abb. 264). Sie sind nur für den Bereich praktisch stabilen Betriebs des Motors gebaut, d.h. von einem Schlupf gleich Null bis zu einem Schlupf, der den Nennwert um 10-20 % überschreitet. Die Drehzahl n ändert sich mit zunehmender Leistungsabgabe P2 ebenso wenig wie die mechanische Kennlinie; Das Drehmoment an der Welle M 2 ist proportional zur Leistung P 2, es ist um den Wert des durch Reibungskräfte erzeugten Bremsmoments M tr kleiner als das elektromagnetische Moment M.

Der Statorstrom I 1 steigt mit zunehmender Leistungsabgabe, bei P 2 = 0 gibt es jedoch einen gewissen Leerlaufstrom I 0 . Der Wirkungsgrad variiert in etwa auf die gleiche Weise wie bei einem Transformator und behält über einen relativ großen Lastbereich einen relativ hohen Wert bei.

Der höchste Wirkungsgradwert für Asynchronmotoren mittlerer und hoher Leistung liegt bei 0,75–0,95 (Hochleistungsmaschinen haben einen entsprechend höheren Wirkungsgrad). Leistungsfaktor cos? 1 von Asynchronmotoren mittlerer und hoher Leistung beträgt bei Volllast 0,7–0,9. Dadurch belasten sie Kraftwerke und Netze mit erheblichen Blindströmen (von 70 bis 40 % des Nennstroms), was einen erheblichen Nachteil dieser Motoren darstellt.

Reis. 263. Mechanische Eigenschaften eines Asynchronmotors mit erhöhtem Anlaufdrehmoment (mit doppeltem Käfigläufer)

Reis. 264. Leistungsmerkmale eines Asynchronmotors

Bei Belastungen von 25-50 % der Nennlast, die beim Betrieb verschiedener Mechanismen häufig vorkommen, sinkt der Leistungsfaktor auf energetisch unbefriedigende Werte (0,5-0,75).

Bei Entlastung des Motors sinkt der Leistungsfaktor also auf Werte von 0,25-0,3 Asynchronmotoren sollten nicht im Leerlauf oder bei erheblicher Unterlast betrieben werden.

Betrieb mit Unterspannung und Ausfall einer der Phasen. Die Reduzierung der Netzspannung hat keinen wesentlichen Einfluss auf die Rotordrehzahl eines Asynchronmotors. Allerdings wird in diesem Fall das maximale Drehmoment, das ein Asynchronmotor entwickeln kann, stark reduziert (wenn die Spannung um 30 % sinkt, sinkt sie um etwa das Zweifache). Wenn die Spannung stark abfällt, kann es daher sein, dass der Motor stoppt, und wenn die Spannung niedrig ist, startet er möglicherweise nicht mehr.

Eins. p.s. Wechselstrom: Wenn die Spannung im Kontaktnetz abnimmt, sinkt entsprechend auch die Spannung im Drehstromnetz, aus dem die Asynchronmotoren die Rotation von Hilfsmaschinen (Lüfter, Kompressoren, Pumpen) antreiben. Um den normalen Betrieb von Asynchronmotoren bei reduzierter Spannung zu gewährleisten (sie müssen normal funktionieren, wenn die Spannung auf 0,75 U Nennspannung reduziert wird), beträgt die Leistung aller Hilfsmaschinenmotoren . p.s. beträgt etwa das 1,5- bis 1,6-fache des Werts, der für den Betrieb mit Nennspannung erforderlich ist. Eine solche Leistungsreserve ist auch aufgrund einer gewissen Asymmetrie der Phasenspannungen notwendig, da z.B. p.s. Asynchronmotoren werden nicht von einem Drehstromgenerator, sondern von einem Phasenteiler angetrieben. Wenn die Spannungen unsymmetrisch sind, sind die Phasenströme des Motors ungleich und die Phasenverschiebung zwischen ihnen beträgt nicht 120°. Dadurch fließt mehr Strom durch eine der Phasen, was zu einer stärkeren Erwärmung der Wicklungen dieser Phase führt. Dies zwingt den Motor dazu, seine Last im Vergleich zum Betrieb mit symmetrischer Spannung zu begrenzen. Darüber hinaus entsteht bei Spannungsasymmetrie kein kreisförmiges, sondern ein elliptisches rotierendes Magnetfeld und die Form der mechanischen Eigenschaften des Motors ändert sich etwas. Gleichzeitig werden seine Maximal- und Anlaufdrehmomente reduziert. Spannungsasymmetrie wird durch einen Asymmetriekoeffizienten charakterisiert, der der durchschnittlichen relativen (in Prozent) Abweichung der Spannungen in einzelnen Phasen von der durchschnittlichen (symmetrischen) Spannung entspricht. Ein dreiphasiges Spannungssystem gilt als praktisch symmetrisch, wenn dieser Koeffizient weniger als 5 % beträgt.

Wenn eine der Phasen ausfällt, läuft der Motor weiter, allerdings fließen erhöhte Ströme durch die unbeschädigten Phasen, was zu einer stärkeren Erwärmung der Wicklungen führt; Ein solches Regime sollte nicht zugelassen werden. Das Starten eines Motors mit einer unterbrochenen Phase ist nicht möglich, da dadurch kein rotierendes Magnetfeld erzeugt wird, wodurch sich der Motorrotor nicht dreht.

Der Einsatz von Asynchronmotoren zum Antrieb von Hilfsmaschinen. p.s. bietet erhebliche Vorteile gegenüber Gleichstrommotoren. Wenn die Spannung im Kontaktnetz abnimmt, ändert sich die Drehzahl von Asynchronmotoren und damit die Versorgung von Kompressoren, Lüftern und Pumpen praktisch nicht. Bei Gleichstrommotoren ist die Drehzahl proportional zur Versorgungsspannung, sodass die Versorgung dieser Maschinen deutlich reduziert wird.