Расчет естественной механической характеристики асинхронного электродвигателя по паспортным данным

Рассматриваем АД с короткозамкнутым ротором.

Исходные данные при расчете — это номинальные технические параметры АД: мощность, Вт — Рном; частота вращения, об/мин — пном; частота сети, Гц —/ном; число пар полюсов — р; пусковой момент, отн. ед. — Мп; перегрузочная способность по моменту, от ед. — Хм; номинальный ТОК рОТОра, А — 12ном-

Методика расчета включает следующие этапы.

1. Определяем частоту идеального холостого хода (частоту вращения магнитного поля двигателя), 1/с:

2. Определяем номинальный момент, Нм:

  • 2лннпм где соном = "ом ?
  • 60
  • 3. Определяем номинальное скольжение, отн. ед:

Полученных в п. 1—3 данных достаточно для приближенного построения рабочего участка механической характеристики, участок

1—5, рис. 12.10, по двум точкам: точка 1 — М = 0; (о = ш0; точка 5 — (о — o)HOM, М — Мном.

Для получения всех участков механической характеристики АД рассчитываем дальше.

4. Определяем критический момент, Н-м:

5. Определяем критическое скольжение АД, отн. ед:

6. Задаваясь значениями s в пределах от 0 до ±оо при известных значениях Мк и sK по уравнениям (12.47) или (12.48) строим полностью механическую характеристику АД в координатах ш(М), используя уравнение: со = со0 (1 —s).

Принцип действия и устройство однофазного асинхронного электродвигателя

В электробытовых приборах и машинах применяют однофазные асинхронные электродвигатели (ОАЭ), так как в квартирах и офисах основным источником электропитания служит однофазная сеть переменного тока. Бесколлекторные двигатели не имеют коллекторнощеточного узла и, следовательно, не создают радиопомех. Наиболее широко распространены однофазные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Они надежны в эксплуатации, однако их частота вращения определяется частотой питающего тока и теоретически не может превышать 3000 об/мин при частоте источника питания 50 Гц. Поэтому их применяют в бытовых приборах, у которых необходимая частота вращения рабочих органов не превосходит указанного значения (холодильники, стиральные машины, воздухоочистители, увлажнители воздуха и др.).

Выпускаемые промышленностью однофазные асинхронные электродвигатели для приборов и машин бытового назначения рассчитаны на напряжение 127 или 220 В переменного тока в диапазоне мощностей 10—750 Вт.

К достоинствам этих электродвигателей относятся: простота конструкции; удобство в эксплуатации; надежность в работе; сравнительно низкая стоимость.

Рассмотрим асинхронный электродвигатель, имеющий на статоре однофазную обмотку и короткозамкнутый ротор (рис. 12.11). Обмотка статора однофазного двигателя расположена в пазах, занимающих примерно две трети окружности статора, которая соответствует паре полюсов.

МДС в каждой точке воздушного зазора, расположенной на расстоянии х от оси обмотки (см. рис. 12.8, а) определяется уравнением (12.9).

Согласно (12.9) представляем неподвижную пульсирующую МДС суммой круговых МДС F* = Fnp и F? = Fo6p. Можно показать, что неподвижная пульсирующая МДС является суммой круговых МДС (Fnp и Fo6p), вращающихся в противоположных направлениях и имеющих одинаковые частоты вращения: со0пр = со0обр = ®о- Каждая из вращающихся МДС наводит в роторе ЭДС и токи, которые взаимодействуют с магнитными потоками и создают усилия F3M и два момента Мпр и Мобр, направленных навстречу друг другу (см. рис. 12.11).

Распределение МДС и индукции в воздушном зазоре ОАЭ близко к синусоидальному. Поскольку по обмотке статора проходит переменный ток, МДС пульсирует во времени с частотой сети f

Допустим, что направление вращения ротора совпадает с направлением одной из вращающихся МДС и частотой магнитного поля, например с юопр. Тогда скольжение ротора относительно потока Фпр, созданного Fnp,

где со0 — синхронная частота вращения магнитного поля статора; со — частота вращения ротора двигателя.

Скольжение ротора относительно потока Фобр, созданного Fo6p,

Поперечный разрез однофазного асинхронного двигателя

Рис. 12.11. Поперечный разрез однофазного асинхронного двигателя:

1 — статор; 2 — ротор

Из уравнений (12.52) и (12.53) следует, что

Электромагнитные моменты Мпр и Мобр, образуемые прямым и обратными полями, направлены в противоположные стороны, а результирующий момент однофазного двигателя Мрез при одной и той же частоте вращения ротора:

На рис. 12.12 приведена зависимость Mpe3=/(s) для однофазного асинхронного двигателя. Из анализа этой зависимости можно сделать следующие выводы:

  • • однофазный асинхронный двигатель не имеет пускового момента, так как при s = 1, Мрез = 0 и он будет вращаться в ту сторону, в которую приводится внешней силой;
  • • частота вращения однофазного двигателя при холостом ходе (5 = 0) меньше, чем у трехфазного двигателя из-за наличия тормозящего момента, образуемого обратным полем.

Рабочие характеристики однофазного асинхронного двигателя хуже, чем трехфазного: он имеет повышенное скольжение при номинальной нагрузке; меньший КПД; меньшую перегрузочную способность, что также объясняется наличием обратного поля. Мощность однофазного асинхронного двигателя составляет примерно две трети от мощности трехфазного двигателя того же габарита, так как в однофазном двигателе рабочая обмотка занимает только две трети пазов статора. Заполнять все пазы статора нерационально, так как при этом обмоточный коэффициент получается малым, а расход меди возрастает примерно в 1,5 раза, в то время как мощность двигателя увеличивается на 12%.

Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя

Рис. 12.12. Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >