www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Нагревание и охлаждение 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92

-АЛЛ/

4=42

Рис. 3-73. Приближенная схема для определения тока обратной последовательности.

При симметричных обмотках статора и ротора мы можем считать, что обе системы напряжений и, и (2 действуют независимо одна от другой. При и, gt; Ui ротор будет вращаться в сторону врамтония поля, соответствую.иего на]]ряжоииям прямой последовательности Будем это поле называть прямо вращающи.мся или прямым.

По отношению к напряжениям t-, машина будет работать в режиме двигателя со сколь-fi, - rti

жеиием s =---. По круговой диаграмме

или расчетным путем, как указывалось ранее, мы можем найти токи статора и ротора /, и /j, вращающий момент М при любом скольжении S. Токи / вызванные напряжениями являются токами прямой последовательности-Поле, соответствующее напряжениям обратной последовательности будет вращаться против враиюмия ротора. Будем его называть обратно врящаюшимся или обратным. По отношению к напряжениям машина будет работать в режиме тормоза со скольжением

1 -b( i -

= 2 - s.

Токи статора, вызванные напряжениями U, являются токами обратной последовательности. Обозначим их через l,. Токи l, наведенные в обмотке ротора обратным полем, будут иметь частоту (2-S)/,. При малом s эта частота почти в 2 раза больше частоты тока статора.

Токи /,2 и /22 можно определить по упрощенной схеме замещения, представленной на рис. 3-73. Здесь мы пренебрегаем током синхронизма и принимаем с, = 1, что допустимо при С2 и,- Сопротивления х2 и г. являются сопротивлениями роторной обмотки, приведенными к статорной обмотке и рассчитанными с учетом вытеснения тока. Вытеснение тока здесь необходимо учитывать, так как частота тока ротора почти равна 2/,. Для двигателей с глубокими пазами и с двойной клеткой иа роторе Гд может быть больше г2 (рассчитанного без учет? вытеснения тока) в 5-6 раз Для фазного ротора, имеющего стержневую двухслойную обмотку при высоте стержней I см и больше, также пслучается заметное увеличение по сравнению с г2.

Сопротивление схемы рис. 3-73 приблизительно равно сопротивлению короткого замы-

каиия г, следовательно, приближенно можем

написать;

и, Мк.

(3-188)

где 1]ц-~- - ток короткого замыкания при напряжении (У ,. Ранее указывалось, что для

нормальных двигателей

= 46, поэтому.

учитывая (3-188), получим:

(3-189)

Из (3-189) следует, что ток обратной последовательности может иметь большое значение: например, даже при уг~\(Ю = 5Уо токи

/,2 и /22 будут составлять 20-30 gt;/о номинального тока /

Тормозящий момент М, соответствующий работе тормозом при и, в обычных случаях иесимметрии напряжений мал и им можно пренебречь. Д1Й1-тв,1тельно, момент от обратного

поля М, =

т/22Ч

lt;о, (2 - S)

; момент от прямого поля

0 gt;,S

, следовательно

2 - S

видим, что при jj- lt; 0,05, когда

22 77- lt;

lt; 0,3, и при обычных скольжениях s = 0,02 - 0,05, соответствующих номинальной нагрузке иа валу, момент М. не превышает в худшем случае 0,02 Л1

Таким образом, ухудшение- условий работы двигателя при несимметрии напряжений на его зажимах получается в основном из-за увеличения электрических потерь в его обмотках Потери в роторной обмотке увеличиваются иа mj.22ii . так как частоты токоа сильно отличаются одна от другой, и поэтому мы можем считать, что общие потери в роторной обмотке равны/п,/. г. --от,/222-Общие потери в

статорной обмотке увеличиваются на т,12Г, (так как из общих уравнений метода симметричных составля;ошиу следует, что электрические потери в трехфазной обмотке при : lt;аличии в ней токов прямой и обратной последовательностей

равны т,1]г, + mi/f/-,).

Приходится также считаться с тем, что в наихудшем случае в одной из фаз ток raquo; прямой и обратной последовательностей ело-



жатся арифметически (рис. 3-74). Нагревание ее в эгом случае может быть чрезмерным.

Отметим здесь, что асинхронный двигатель при его работе вхолостую или с нагрузкой создает выравнивающее действие на напряжения сети, к которой он приключен, т. с. уменьшает их несимметрию. Объясняется это тем, что распределение токов по фазам сети и обмотки статора будет соответствовать напряжениям фаз; больший ток будет поступать в ту фазу обмотки статора, к которой приложено большее напряжение. Выравнивающее действие трехфазного асинхронного двигателя ча напряжения сети будет тем больше, чем меньше г двигателя.

г) Работа при несинусоидальном напряжении. Если кривая напряжения сети, к которой приключен двигатель. им ет высшие гармоники, то действие каждой гармоники с частотой l\,=vli можно рассматривать отдельно, так же как и действие основной (первой) гармоники. При этом следует иметь в виду, что все индуктивные сопротивления и скорость вращения поля при более высокой частоте (v gt;l) будут в v раз больше, яем при основной частоте напряжения. Но число полюсов вращающегося поля, соответствующего v-й гармонике напряжения, будет равно числу полюсов основного поля (здесь рассматриваются только основные пространственные гармоники ч. с. и, следовательно, полей статора).

Скольжение ротора относительно поля, соответствующего v-й гармонике напряжения.

чп, - (1 - S) п,

где S - скольжение ротора относительно основного поля. При номинальном режиме работы

двигателя скольжение s

I -Ь

. Оно мало

отличается от 1 (при v г-5), т. е практически можно при1)ять, что двигатель по отношению к системе напряжений с частотой 4f, находится в покое (s :::г Ц Тогда добавочный ток, созданный этой системой напряжений.

и.. I

где - v-я

гармоника нлпртжеиич; /

- ток короткого замыкания (х =л:, -}-

+х:,\

Ток статора и соответствующий ему ток ротора f2l вызовут в обмотках машины электрические потери. Созданный ими вращающий момент практически ничтожен. Он приближенно равен:

1 / PV

Л1,.

где Aljjg - начальный вращающий момент при ii без учета насыщения от полей рассеяния и вытеснения тока в проводниках ротора. При


Рис. 3-74. Определение токов фаз по их симметричным составляюищм.

учете вытеснения тока в проводниках ротора будет больше главным образом из-за увеличения активного сопротивления обмотки ротора Но и в этом случае его значение очень мало.

Добавочные электрические потери от токов и ff в обмотках машины равны.

Psv3(r, + г,;)/2,

где г 2-активное сопротивление обмотки ротора, привезенное к обмотке статора и учитывающее вытеснение тока при favfi. Общие добавочные электрические потери в обмотках маишны получим, просуммировав потери Я от всех гармоник тока.

д) Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора. При нер.авных сопротивлениях фаз ротора токи их также не равны между собой. Они образуют несимметричную систему, которую мы можем заменить двумя симметричными системами, имеюпхими взаимно обратное чередование фаз. Возможность такой замены подтверждается следующими рассуждениями.

Каждая фаза ротора создает пульсирующую н. с. Ее мы можем заменить двумя н. с, вращающимися в разные стороны с одинаковыми скоростями ( sect; 3-4.а). Таким образом, при числе фаз ротора тг мы получим laquo;2 н. с, вращающихся в одну сторону, и laquo;2 н. с, вращающихся в другую сторону. Суммируя отдельно ге и другие, получим только две н. с, вращающиеся в разные стороны. Такие же н. с. создадут токи прямой и обратной последовательностей, которыми мы заменили действительные токи фаз ротора.

В машине возникнут два вращающихся поля. Одно из них (основное) будет создаваться токами прямой последовательности ро-торз /р1 и соответствующими им токами статора /с1. Оно будет наводить в обмотке статора э. д. с. с1. почти равную при малых скольжениях приложенному к статору напряжению Ut. Второе поле будет вызвано токами обратной последовательности ротора р2 и токами 1с2, наведенными им в обмотке статора.




laquo;у

П2 lt;0,5/1, IS gt;0.S)

(S lt;0.5)

Рис. 3-75. К определению направления момента AIj от обратного поля.

При скольжении s ротора относительно первого (основного) поля его н. с. от токов прямой последовательности вращается относительно ротора в сторону его вращения со скоростью 5П\ соответственно частоте U-h-Токи ротора обратной последовательности, имеющие ту же частоту /2. создадут н. с, вращающуюся относительно ротора с той же скоростью sn\, но в сторону, противоположную его вращению. Эти токи мы должны рассматривать как первичные. Соответствующее им поле вращается относительно статора со скоростью

Па - sn, = laquo;, - sn, - sn, = (1 - 2s) п,. (3-190)

Оно будет наводить в обмотке статора токи, имеющие частоту

(1 - 2s)np 60

= (l-2s)/,. (3-191)

Эти токн будут замыкаться через сеть и налагаться на токи основной частоты U-

При малом значении s частота /з близка к частоте /i; например, при s=0,01 и при /, = 50 гц получим /з=(1-2-0,01)-50=49 гц.

При наложении токов частот fi и \г (так же как при наложении колебаний с мало различающимися частотами) получается резко выраженная картина биений, что приводит к колебаниям стрелки амперметра в цепи статора с частотой (/i-fa). Такие колебания стрелки амперметра обычно указывают на , неисправности цепи ротора. Если измерить и,х частоту, то можно, зная fi, найти /з и, следовательно, определить по (3-191) скольжение двигателя s. При скольжении s, близком к 0,5, колебания стрелки амперметра в цепи статора также будут заметны, но частота их будет равна /з-

Рассмотрим вращающие моменты, которые создаются в мащине при неравных сопротивлениях фаз ротора. Вначале рассмотрим момент, созданный обратным полем ротора. Для этого обратимся к рис. 3-75, где представлены статор и ротор мащины, причем здесь условно

Рот.

ЛЛЛл-I 1-ЛЛЛл

-VW-

ЛЛЛг-

1-лллД lt;

Рис. 3-76. Схема двигателя с неравными противленпями фаз ротора.

(пунктиром и стрелками) показано поле северной полярности, вращающееся против вращения ротора со скоростью sn\. По правилу правой руки найдем направление тока, наведенного этим полем в обмотке статора, а по правилу левой руки - направление электромагнитного момента Л12, действующего на статор. На ротор действует такой же момент Л12, но в обратную сторону.

На рис. 3-75,а и б видим, что при s gt;0,5 момент Л12 действует на рогор в направлении его вращения, а при s lt;0,5 - в обратном направлении. При s=0,5 обратное поле ротора относительно статора неподвижно и никаких токов в статорной обмотке не создает; при

этом Л12 = 0.

Момент М\, получающийся от взаимодействия основного поля и токов ротора прямой последовательности /pi, при малом активном сопротивлении его цепей может быть, как показывает анализ, также отрицательным при sa;0.5 из-за большого сдвига по фазе токов относительно э. д. с.

Исследование работы трехфазного асинхронного двигателя при несимметрии фаз ротора будем проводить применительно к двигателю с контактными кольцами, имеющему в роторе трехфазную обмотку.

Обратимся к рис. 3-76. Для роторных це;1ей можем написать следующие уравнения напряжений:

Ub-Uc-tbZb-cZc\ (3-192)

Заменим напряжения и токи их симметричными составляющими, учтя при эт gt; м что составляющие нулевой последовательности отсутствуют. Обозначим составляющие прямой и обратной последовательностей в фазе ротора а соответственно через i/p, = (7 ipi=lat и f/p2 = 02 р2 а2- При этом будем считать, что все величины ротора приведены к обмотке статора.

Рис. 3-77. Схема замещенит, соответствуюм1Яя токам прямой последовательности ротора.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 [ 40 ] 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92