Cos f асинхронного двигателя

101. Причины, влияющие на величину «косинуса фи» потребителя, и меры, принимаемые для увеличения «косинуса фи»

А. Причины низкого «косинуса фи». 1. Недогрузка электродвигателей переменного тока. При недогрузке электродвигателя потребляемая им активная мощность уменьшается пропорционально нагрузке. В то же время реактивная мощность изменяется меньше. Поэтому чем меньше нагрузка двигателя, тем с меньшим коэффициентом мощности он работает.

Так, например, асинхронный двигатель в 400 квт при 1000 оборотах в минуту имеет косинус фи, равный при полной нагрузке 0,83. При 3/4 нагрузки тот же двигатель имеет cos=0,8. При 1/2 нагрузки cos=0,7 и при 1/4 нагрузки cos =0,5.

Двигатели, работающие в холостую, имеют «косинус фи», равный от 0,1 до 0,3 в зависимости от типа, мощности и скорости вращения.

2. Неправильный выбор типа электродвигателя. Двигатели быстроходные и большой мощности имеют более высокий «косинус фи», чем тихоходные и маломощные двигатели. Двигатели закрытого типа имеют cos ниже, чем двигатели открытого типа. Двигатели, неправильно выбранные по типу, Мощности и скорости, понижают cos.

3. Повышение напряжения в сети. В часы малых нагрузок, обеденных перерывов и т. п. напряжение сети на предприятии увеличивается на несколько вольт. Это ведет к увеличению намагничивающего тока индуктивных потребителей (реактивной составляющей их полного тока), что в свою очередь вызывает уменьшение cos предприятия.

Cos f асинхронного двигателя холостого хода

4. Неправильный ремонт двигателя. При перемотке электродвигателей обмотчики вследствие неправильного подбора провода иногда не заполняют пазы машины тем количеством проводников, которое было в фабричной обмотке. При работе такого двигателя, вышедшего из ремонта, увеличивается магнитный поток рассеяния, что приводит к уменьшению cos двигателя.

При сильном износе подшипников ротор двигателя может задевать при вращении за статор. Вместо того чтобы сменить подшипники, обслуживающий персонал иногда идет по неправильному и вредному пути и подвергает ротор обточке.

Увеличение воздушного зазора между ротором и статором вызывает увеличение намагничивающего тока и уменьшение cos двигателя.

Б. Способы увеличения «косинуса фи». Вышеперечисленные последствия низкого cos с достаточной убедительностью говорят о том, что необходимо вести борьбу за высокий cos . К мерам увеличения соs относятся:

1. Правильный выбор типа, мощности и скорости вновь устанавливаемых двигателей.

2. Увеличение загрузки двигателей.

3. Недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время.

4. Правильный и высококачественный ремонт двигателей.

5. Применение статических (т. е. неподвижных, невращающнхся) конденсаторов.

Малый вес конденсаторов, отсутствие вращающихся частей, незначительные потери энергии в них, легкость обслуживания, безопасность и надежность в работе дают возможность широкого применения статических конденсаторов для повышения cos двигателей.

Подбирая величину емкости при параллельном соединении индуктивности и емкости, можно добиться уменьшения угла сдвига фаз между напряжением и общим током при неизменной активной и реактивной мощности, потребляемой ветвью с индуктивностью. Этот угол можно сделать равным нулю. Тогда ток, текущий на общем участке цепи, будет иметь наименьшую величину и совпадать по фазе с напряжением сети.

Это явление называется компенсацией сдвига фаз и широко используется на практике.

По экономическим соображениям невыгодно доводить угол до нуля, практически целесообразно иметь cos =0,9—0,95.

Рассмотрим расчет емкости конденсаторов, которые нужно включить параллельно индуктивной нагрузке, чтобы повысить cos до заданной величины.

На фиг. 174, а изображена схема включения индуктивной нагрузки в сеть переменного тока. Для увеличения коэффициента мощности параллельно потребителю включена батарея конденсаторов. Векторная диаграмма начинается с построения вектора напряжения U. Ток I1 вследствие индуктивного характера нагрузки отстает по фазе от напряжения сети на угол 1 .

Необходимо уменьшить угол сдвига фаз между напряжением U и общим током до величины .

Отрезок OC, представляющий активную слагающую тока I1 равен:

Ток на общем участке цепи I равен геометрической сумме то ка нагрузки I1 и тока конденсатора IC. Из треугольника оас и овс имеем:

Пример 20. Электрические двигатели шахты потребляют мощность 2000 кВт при напряжении 6 кВ и cos1 =0,6. Требуется найти емкость конденсаторов, которую нужно подключить на шины установки, чтобы увеличить cos до 0,9 при f=50 гц.

Лабораторная работа: Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Тип: лабораторная работа Добавлен 10:18:15 30 июня 2011 Похожие работы

«Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

Выполнила: студентка

Проверила: преподаватель

Цель работы:

1.Изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.Изучить устройство, принцип действия и назначение реверсивного магнитного пускателя.

3.Испытать асинхронный двигатель в режиме холостого хода.

4.Испытать асинхронный двигатель в режиме нагрузки с помощью электромагнитного тормоза. Экспериментально определить механическую характеристику n(M), зависимость механического момента на валу двигателя от скольжения M(S), рабочие характеристики асинхронного двигателя n(P2 ),S(P2 ),M(P2 ), cos1 (P1 ), (P2 ).

Основные теоретические положения

Асинхронная машина является универсальным преобразователем. При определенных условиях она может работать в качестве двигателя. генератора, электромагнитного тормоза, индукционного регулятора, фазорегулятора и преобразователя частоты.

Трехфазный асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию, которую используют для привода рабочих машин. Частота вращения ротора асинхронной машины при неизменной частоте сети изменяются зависимости от нагрузки n(P2 ), при этом где f-частота сети, к которой подключена асинхронная машина; Р-число пар полюсов асинхронной машины; P2 - полезная мощность на валу двигателя.

При холостом ходе частота вращения nxx становится почти равной частоте вращения магнитного поля n0. но не достигает ее, так как при n= n0 электромагнитное взаимодействие между статором и ротором отсутствует. Асинхронная машина работает в режиме двигателя в пределах изменения частот вращения от n=0 в момент пуска до nxx n0. Величина S равная , носит название скольжения асинхронной машины. В режиме двигателя скольжение изменяется в пределах от S=1 до S0.

Количественная оценка режима нагрузки асинхронного двигателя осуществляется с помощью рабочих характеристик, под которыми понимают зависимости S,n,M, ,u, cos1, при U1 =constи f=const от отдаваемой двигателем мощности P2 .

Рис.1 Типичные рабочие характеристики асинхронного двигателя

Зависимость n(P2 ) или S(P2 ) называется скоростной характеристикой. При холостом ходе (P2 =0) скорость вращения n близка к синхронной (скольжение близко к нулю). С увеличением нагрузки скорость вращения уменьшается, скольжение растет соответственно соотношению . Для обеспечения достаточно высокого КПД это соотношение ограничивается узкими пределами. Обычно при P2 =Pн скольжение Sн =1,5+5%, соответственно зависимость n(P2 ) представляет собой слабо наклоненную к оси абсцисс кривую. Так как скорость вращении ротора АД в рабочем диапазоне нагрузок изменяется незначительно, то зависимость М(P2 ), называемая моментной характеристикой, оказывается близкой к линейной.

Магнитная цепь двигателя имеет воздушный зазор, потому ток статора имеет сравнительно большую реактивную составляющую. Коэффициент мощности cos асинхронного двигателя всегда меньше единицы. Наибольшее его значение соответствует номинальной нагрузке. При малых нагрузках cosубывает, достигая при холостом ходе значения 0,15-0,2. Нагруженный асинхронный двигатель имеет низкий коэффициент мощности, что является существенным его недостатком. Объясняется это тем, что реактивная составляющая тока почти не зависит от нагрузки. При перегрузках cos также снижается вследствие увеличения частоты тока и индукционного сопротивления ротора.

КПД асинхронного двигателя имеет максимальное значение при номинальной или близкой к ней нагрузке (P2 =P2 н ). При этом он достаточно высок.

Для приближенного анализа можно пренебречь падением напряжения в статоре и считать ЭДС статора Е 1 =U1 - напряжению сети. Тогда формула момента примет вид

Рис.2 Зависимость вращающего момента двигателя в функции от скольжения

СM – Постоянная для данного двигателя величина;

r-2 активное сопротивление ротора;

x2 - индуктивное сопротивление неподвижного ротора;

S- скольжение.

Рис.3 График, связывающий вращающий момент и скорость вращения асинхронного двигателя

Механическая характеристика является основной характеристикой любого электрического двигателя, определяющей его эксплуатационные характеристики. Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т.е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Ему соответствует номинальный Мном. номинальная частота вращения nном. Отношение максимального момента к номинальному Km =М/Мном. называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Отношение пускового момента Mn, развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, т.е. при n=0, к номинальному моменту Kn=Мn/Мном называется кратностью пускового момента.

Описание установки

Рис.4 Схема электрическая функциональная

Рис.5 Схема принципиальная электрическая АД с к.з. ротором

Экспериментальное исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором проводится на стенде (рис.4,5),который содержит следующее оборудование: автоматический выключатель АП, реверсивный магнит пускатель МП, асинхронный двигатель АД, управляемый выпрямитель УВ, электромагнитный тормоз ЭМТ и тахогенератор постоянного тока ТТ.

Питание стенда осуществляется от четырех проводной сети трехфазного напряжения (U=380 В, f=50 Гц). Для защиты асинхронного двигателя Ад от коротких замыканий и перегрузок в длительном режиме служит автоматический выключатель АП.

Асинхронный двигатель нагружается с помощью электромагнитного тормоза ЭМТ. Для измерения частоты вращения ротора используется тахогенератор постоянного тока ТГ. Напряжение тахогенератора линейно зависит от частоты вращения АД. Мостовая схема выпрямителя ВМ обеспечивает одностороннее отклонение стрелки вольтметра h, шкала которого градуирована в частоте вращения «n» об/мин.

Проведение эксперимента

1.Ознакомиться с оборудованием и приборами экспериментальной установки. Исследовать асинхронный двигатель в режиме холостого хода.

Таблица 1 Асинхронный двигатель в режиме холостого хода

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие свойства асинхронного мотора представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения n2, КПД η, полезного момента (момента на валу) М2, коэффициента мощности cos φ, и тока статора I1 от полезной мощности Р2 при U1 = const f1 = const.

Высокоскоростная черта n2 = f(P2). Частота вращения ротора асинхронного мотора n2 = n1(1 — s).

Скольжение s = Pэ2/Pэм, т. е. скольжение асинхронного мотора, а как следует, и его частота вращения определяются отношением электронных утрат в роторе к электрической мощности. Пренебрегая электронными потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять Рэ2 = 0, а потому s ≈ 0 и n20 ≈ n1.

По мере роста нагрузки на валу асинхронного мотора отношение s = Pэ2/Pэм вырастает, достигая значений 0,01 — 0,08 при номинальной нагрузке. В согласовании с этим зависимость n2 = f(P2) представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Но при увеличении активного сопротивления ротора мотора r2′ угол наклона этой кривой возрастает. В данном случае конфигурации частоты асинхронного мотора n2 при колебаниях нагрузки Р2 растут. Разъясняется это тем, что с повышением r2′ растут электронные утраты в роторе.

Рис. 1. Рабочие свойства асинхронного мотора мотора

Зависимость М2 =f(P2). Зависимость полезного момента на валу асинхронного мотора М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением M2 = Р2/ ω2 = 60 P2/ (2πn2) = 9,55Р2/ n2,

Рис. 2. Векторная диаграмма асинхронного мотора при маленький нагрузке

Зависимость cos φ1 = f (P2). В связи с тем что ток статора асинхронного мотора I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, нужную для сотворения магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных движков меньше единицы. Меньшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода. Разъясняется это тем, что ток холостого хода электродвигателя I0 при хоть какой нагрузке остается фактически постоянным. Потому при малых нагрузках мотора ток статора невелик и в значимой части является реактивным (I1 ≈ I0). В итоге сдвиг по фазе тока статора относительно напряжения выходит значимым (φ1 ≈ φ0), только немногим меньше 90° (рис. 2).

Коэффициент мощности асинхронных движков в режиме холостого хода обычно не превосходит 0,2. При увеличении нагрузки на валу мотора вырастает активная составляющая тока I1 и коэффициент мощности растет, достигая большего значения (0,80 — 0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Предстоящее повышение нагрузки на валу мотора сопровождается уменьшением cos φ1 что разъясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора (x2s) за счет роста скольжения, а как следует, и частоты тока в роторе.

В целях увеличения коэффициента мощности асинхронных движков очень принципиально, чтоб движок работал всегда либо по последней мере значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номинальной. Это можно обеспечить только при правильном выборе мощности мотора. Если же движок работает значительную часть времени недогруженным, то для увеличения cos φ1, целенаправлено подводимое к движку напряжение U1 уменьшить. К примеру, в движках, работающих при соединении обмотки статора треугольником, это можно сделать пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в раз. При всем этом магнитный поток статора, а как следует, и намагничивающий ток уменьшаются приблизительно в раз. Не считая того, активная составляющая тока статора несколько возрастает. Все это содействует увеличению коэффициента мощности мотора.

На рис. 3 представлены графики зависимости cos φ1, асинхронного мотора от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).

Рис. 3. Зависимость cos φ1,от нагрузки при соединении обмотки статора мотора звездой (1) и треугольником (2)

Теги: 

Рекомендуем также прочитать

Ветерок-8 превращение в Mercury Привет всем читателям. Мы решили начать новый проект.
Форум по радиоэлектронике Самодельный Генератор Из Асинхронного Двиг. diod 31 Авг 2007
Rctimer CF2822-14 1200KV Outrunner Brushless Motor Я нашёл у этого продавца подшипники на 3,17: (2Pcs) 3.17mm Slowly Speed Bearing For 2212/2826/CF2822.
Электродвигатели асинхронные Общепромышленные Асинхронные трехфазные общепромышленные электродвигатели АИР, АИРМ, АД, 5АМ и др. с короткозамкнутым ротором
Электродвигатель АИР100S2, АИР100S4. Общепромышленные асинхронные электродвигатели АИР 100S2, АИР 100S4 изготавливаются по умолчанию: