Реферат: Курсовик по электротехнике

Основное отличие асинхронного двигателя от трансформатора в электрическом отношении состоит в следующем. Если в трансформаторе энергия, переданная переменным магнитным полем во вторичную цепь, поступает к потребителю в виде электрической энергии, то в асинхронном двигателе энергия, переданная вращающимся магнитным полем ротору, преобразуется в механическую и отдается валом двигателя потребителю в виде механической энергии.

Электромагнитные мощности, передаваемые магнитным полем во вторичную цепь трансформатора и ротору двигателя, имеют одинаковые выражения:

Р_эм = Р₁ – ΔР₁ .

В трансформаторе электромагнитная мощность за вычетом потерь во вторичной обмотке поступает потребителю:

Р ₂ = Р_эм – 3I₂ ² r₂ = 3U₂ I₂ cosφ ₂ = 3I₂ ² r_П = 3I ^' ₂ ² r^' _П ,

где r_П – сопротивление потребителя.

В асинхронном двигателе электромагнитная мощность за вычетом потерь в обмотке ротора превращается в механическую мощность:

Р₂ = Р_мех = Р_эм – 3 I₂ ² r₂ = P_эм – 3 I^' ₂ ² r^' ₂

P_мех = [3 I₂ ² r₂ (1–s)]/s = 3I^' ₂ ² r^' ₂ (1–s)]/s = 3I₂ ² r^' _э = 3I^' ₂ ² r^' _э ,

где r^' _э = [ r^' ₂ (1– s)]/ s

Сравнивая выражения можно заключить, что r^' _П = r^' _э .

Таким образом, потери мощности в сопротивлении численно равны механической мощности, развиваемой двигателем.

Схема замещения

Заменив в схеме замещения трансформатора сопротивление нагрузки r^' _П на r^' _э = [ r^' ₂ (1– s)]/ s , получим схему замещения асинхронного двигателя. Все остальные элементы схемы аналогичны соответствующим элементам схемы замещения трансформатора: r₁ , x₁ – активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора.

Приведенные значения определяются так же, как и для трансформатора:

r^' ₂ = r₂ k² , x^' ₂ = x₂ k² ,

где k = E₁ / E_{2 k} = U_1ф / E_{2 k} – коэффициент трансформации двигателя.

Может возникнуть сомнение в возможности использования гальванической связи цепей статора и ротора в схеме замещения, поскольку частоты в этих цепях на первый не одинаковы. Первая часть схемы замещения представляет собой эквивалентную схему фазы обмотки ротора, которая приведена к частоте тока статора. В реальном же двигателе в отличие от схемы замещения частоты тока ротора и статора не одинаковы.

Механическая характеристика асинхронного двигателя

Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы: n = f(M) или s = f(M) .

Механическая характеристика является одной из важнейших характеристик двигателя. При выборе двигателя к производственному механизму из множества двигателей с различными механическими характеристиками выбирают тот, механическая характеристика которого удовлетворяет требованиям механизма.

Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя может быть получено на основании формулы М_эм = (3I₂ ² r₂ )/ω₀ s и схемы замещения.

С помощью схемы замещения определяют приведенный ток фазы ротора:

____________________{___________________}

I^' ₂ = U_{1 ф} /√(r₁ + r^' ₂ /s) + (x₁ + x^' ₂ )²

где

r^' ₂ /s = r^' ₂ + r^' ₂ (1– s)/s

Полученное значение тока I^' ₂ подставляют в уравнение момента, в котором предварительно I₂ и r₂ заменяют через их приведенные значения:

М = (3I₂ ² r₂ )/ω₀ s = (3I^' ₂ ² r^' ₂ )/ω₀ s

После подстановки получим

I^' ₂ = 3U_{1 ф} ² r^' ₂ / ω ₀ s [(r₁ + r^' ₂ /s) + (x₁ + x^' ₂ )² ] (1)

Это выражение представляет собой уравнение механической характеристики, поскольку оно связывает момент и скольжение двигателя. Остальные входящие в уравнение величины: напряжение сети и параметры двигателя – постоянны и не зависят от s и M . Располагая параметрами двигателя, можно рассчитать и построить его механическую характеристику, которая будет иметь вид:

Однако необходимо отметить, что после включения двигателя в нем происходят сложные электромагнитные процессы. В тех случаях, когда время разбега оказывается соизмеримым с временем электромагнитных процессов, механическая характеристика двигателя будет существенно отличаться от статической.

Одной из важнейших точек характеристики, представляющей интерес при анализе работы и выборе двигателя, является точка, где момент, развиваемый двигателем, достигает наибольшего значения. Эта точка имеет координаты n_кр ,s_кр ,M_max .

Значение критического скольжения s_кр , при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент M_max , легко определить, если взять производную dM/ds выражения (1) и приравнять ее нулю.

После дифференцирования и последующих преобразований выражение s_кр будет иметь следующий вид:

________