ООО «Агрегат - электропром»
+7 (915) 270-11-85 
+7 (495) 781-58-11
Время работы с 8.00 до 17.00
111141, Москва, 2-й проезд Перова Поля, 7

Пуск трёхфазного асинхронного двигателя

Включение в сеть при разомкнутой обмотке ротора

В этом случае, так же как и в трансформаторе, при разомкнутой вторичной обмотке возникает апериодическая составляющая Фа, магнитного потока, которая затухает по экспоненциальному закону с постоянной времени

T0=L1/r1

где L1, — индуктивность, обусловленная сцеплением полного потока со статорной обмоткой.

В трехфазном асинхронном двигателе от момента включения зависит не величина, а пространственное направление апериодической составляющей потока. Вследствие этого апериодические токи в фазах неподвижной обмотки статора зависят от момента включения. Наибольшее значение имеет апериодическая составляющая тока в фазе, напряжение которой в момент включения проходит через нуль.

Составляющие установившихся токов трехфазной обмотки статора создают установившийся поток Фу, который вращается с синхронной скоростью. Можно считать в первом приближении, что пространственное направление затухающего апериодического потока Ф, остается неизменным. Вектор результирующего потока Ф в воздушном зазоре согласно выражению равен сумме векторов Фy и Фа и перемещается по кривой OABCDE. Максимальное значение поток Ф имеет в точке В.

Вследствие большого воздушного зазора и меньшего остаточного магнетизма максимальный ток при включении в фазе статора меньше, чем у трансформатора, но все же может в несколько раз превысить номинальное значение.

Включение в сеть при замкнутой обмотке ротора.

В большинстве случаев принимают, что электромагнитные переходные процессы проходят весьма быстро по сравнению с электромеханическими процессами, связанными с механической инерцией вращающихся масс, и ими можно пренебречь, считая, что электромагнитный переходной процесс не оказывает заметного влияния на общую длительность пускового режима.

При включении электродвигателя в сеть в случае короткозамкнутой обмотки ротора происходят в основном те же процессы, что и рассмотренные при разборе короткого замыкания. В первый момент включения при неподвижном роторе в обмотках статора и ротора возникают те же составляющие токов. В дальнейшем в обмотках статора и ротора возникают затухающие периодические составляющие токов, вызван­ные вращением ротора. Если бы ротор достиг синхронной скорости, то токи в обмотках были бы аналогичны для синхронной машины с одной обмоткой на роторе

Вследствие одинаковых сопротивлений обмоток асинхронного двигателя по продольной и поперечной осям отсутствует составляющая тока idq, имеющая двойную частоту. При скольжении s в переходном режиме по обмоткам асинхронного двигателя проходят следующие составляющие токов:

  1. установившийся ток статора, имеющий частоту сети, и установившийся ток обмотки ротора, имеющий частоту скольжения s;
  2. апериодический ток статора и соответствующий ему периодический ток ротора, имеющий частоту вращения ротора (1—s); обе составляющие затухают с постоянной времени, определяемой переходными сопротивлениями обмотки статора;
  3. апериодический ток ротора и соответствующий ему периодический ток статора, имеющий частоту вращения ротора (1—s). Обе составляющие затухают с постоянной времени, определяемой переходными сопротивлениями обмотки ротора.

При изменении скольжения меняется величина и фаза токов (особенно заметно в диапазоне скольжений sK<s<l), кроме того, изменяется частота установившегося тока ротора и частота затухающих периодических составляющих в обмотках статора и ротора.

Во время пуска основная составляющая вращающего момента определяется взаимодействием вращающихся полей, создаваемых установившимися токами статора и ротора, которые могут быть определены по схеме замещения при каждом скольжении s.

Кроме основной составляющей при пуске возникают также Переменные составляющие, которые могут значительно увеличить начальный пусковой момент двигателя. При неподвижном роторе в результате взаимодействия полей неподвижного апериодического и вращающегося полей возникают знакопеременные составляющие момента, имеющие частоту сети. При вращении ротора из-за взаимодействия полей апериодических токов статора и ротора возникают составляющие момента, имеющие определенную частоту вращения. Физическое объяснение их возникновения такое же, как и для составляющих момента,затухающих с постоянной времени статорной обмотки. В результате действия гармонических кривая момента при пуске может иметь заметные пульсации.

При отключении и повторном включении вращающегося асинхронного двигателя возникают апериодические токи. Создаваемые ими ударные моменты могут во много раз превосходить номинальные и иметь отрицательный знак. Возникающий переходный режим осложняет дальнейший разгон. Поэтому повторное включение является, наиболее тяжелым режимом двигателя.

Системы охлаждения.

Помимо снижения к. п. д., действие потерь энергии проявляется также и в том, что они выделяются в виде тепла и нагревают отдельные часта машины. Вследствие этого рабочий процесс электрических машин связан с нагревом. Основная величина потерь энергии имеет место в активных материалах, поэтому большая часть тепла выделяется в проводниках обмоток и в стали сердечников.

Электрические машины выполняются с естественным и искусствен­ным охлаждением. В качестве охлаждающих сред в разных машинах используется воздух, водород, масло и вода. При естественном охлаждении движение охлаждающей среды может создаваться конвекцией или в результате вращения частей машины, если в ней нет cпeциальных вентиляционных приспособлений. Естественное охлаждение обычно имеют микромашины.

Вращающиеся электрические машины мощностью более 0,6 квт выполняются с искусственным охлаждением, которое осуществляется при помощи специальных вентиляционных устройств. Применение вентиляции позволяет существенно увеличить отвод тепла. Оно является экономически целесообразным, так как при этом оказывается возможным повысить мощность. Поэтому машины с искусственным охлаждением имеют меньшие габариты, вес и расход активных материалов.

Электрические машины малых и средних мощностей обычно выполняются с самовентиляцией. В этом случае напор охлаждающего воздуха создается вентилятором, укрепленным на валу, или вентиляционными лопатками и приспособлениями, помещенными на торцевой поверхности ротора.

В крупных машинах иногда применяют независимую вентиляцию, при которой напор охлаждающего воздуха создается специальным вентилятором, механически не связанным с валом машины. Регулируя скорость вращения вентилятора, можно в зависимости от величины нагрузки изменять интенсивность обдува.

Самовентиляция и независимая вентиляция могут быть проточной, или разомкнутой (горячий воздух выбрасывается из машины в окружающую среду, а из атмосферы засасывается холодный воздух), и замкнутой (горячий воздух охлаждается в специальных охладителях и подается вновь в машину). Замкнутая система вентиляции широко применяется в крупных синхронных машинах.

В настоящее время преимущественное распространение имеют двухслойные обкатки, катушки которых обычно изготовляют на шаблоне вне машины, изолируют и в готовом виде вставляют в пазы, В основном применяются петлевые обмотки, имеющие одинаковый шаг между сторонами катушки.

Двухслойные волновые обмотки.

В тихоходных гидрогенераторах неудобно применять петлевую обмотку, так как при большом числе полюсов необходимо иметь много междукатушечных соединений. Для уменьшения их числа в гидрогенераторах выполняют двухслойную волновую обмотку, активные стороны которой последовательно проходят под всеми полюсами машины. Волновые обмотки также применяются для роторов фазных асинхронных двигателей, которые не связаны со стандартным напряжением сети.

При составлении схемы волновой обмотки распределяют пазы по фазам так же, как и при шестизонной петлевой обмотке, и строят шестизонную звезду пазовых э. д. с. Обычно выбирают полный шаг у=2T; при выражении числом пазов

yT=z/p=6q

Каждый вектор звезды изображает э. д. с. верхних сторон катушек, расположенных на расстоянии шага y. При целом q каждый вектор изображает р э. д. с., например при p=3 — три э. д. с.. Первый и второй частичные шаги приблизительно равны полюсному делению t.

После выполнения (р—1) полных шагов активные стороны волновой обмотки, пройдя под всеми полюсами, возвращаются в исходный паз. Для того чтобы после обхода обмотка не замкнулась, величина р-го шага берется большей (или меньшей) на один паз, т. е. равна y±1.

В результате этого за последующие р полных шагов активные стороны обмотки обходят все пазы, в которых индуктируемая э. д, с. изображается следующим совмещенным вектором звезды. Каждый раз при переходе к пазам, э. д. с. которых изображается следующим вектором этой же зоны, результирующий шаг изменяется на единицу (за счет изменения последнего шага y2). Таким образом последовательно соединяются все части обмотки, верхние активные стороны которых находятся в одной зоне. Фазу волновой обмотки (так же, как и петлевой) составляют части обмотки, в которых э. д. с. верхних активных сторон заключаются в двух противоположно расположенных зонах. Части обмотки противолежащих зон соединяют встречно при помощи перемычки конец с концом, так же, как и у петлевой шестизонной обмотки.

В части фазы обмотки, принадлежащей к одной зоне, все шаги делаются в одном направлении, в части, принадлежащей зоне, расположенной против нее, — в обратном. На рисунке показан принцип соединения фазы А обмотки. Обмотка может иметь только одно междукатушечное соединение на фазу при любом числе полюсов. Другие фазы соединяются аналогично. Волновая обмотка может иметь столько же параллельных ветвей, как и петлевая.