Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

2. Вращающий момент асинхронной машины.

Вращающий момент двигателя пропорционален произведению потока вращающегося магнитного поля и тока в обмотке ротора.

3. Пуск АМ с короткозамкнутым  ротором.

В большинстве случаев применяется  прямой пуск двигателей с короткозамкнутым ротором. Кратковременный пусковой ток относительно безопасен для двигателя, но вызывает изменение напряжения в сети.

4. Пуск двигателя с фазным  ротором.

Как только ротор начнет вращаться, уменьшается скольжения, а вместе с ним ЭДС и ток ротора, вследствие чего уменьшается вращающий момент. Чтобы ротор продолжал развивать вращающий момент, близкий к максимальному, сопротивление пускового реостата нужно постепенно уменьшать.

5. Механические характеристики  двигателя с фазным ротором,  при включении реостата в цепь ротора.

Чем больше должен быть пусковой момент, чем ближе он к максимальному  моменту, тем больше будет пусковой ток. Применение пускового реостата значительно улучшает пусковые условия  АД, повышая пусковой момент и уменьшая пусковой ток. Несколько ухудшает коэффициент мощности и КПД двигателя.

6. Способы электрического торможения АД: торможение противовключением, генераторное торможение, динамическое торможение.

Генераторное  торможение. Машина переходит в режим генератора, если n>n₀, т.е. если ротор вращается быстрее магнитного поля. Этот режим может наступить при регулировании скорости вращения увеличением числа пар полюсов или уменьшением частоты источника питания, а также в подъемно-транспортных машинах при опускании груза, когда под действием силы тяжести груза ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля.

В режиме генератора изменяется направление электромагнитного  момента, т.е. он становится тормозным, под действием чего происходит быстрое  снижение скорости вращения. Одновременно изменяется фаза тока в обмотке статора, что приводит к изменению направления передачи электрической энергии. В режиме генератора происходит возврат энергии в сеть.

Динамическое  торможение. Этот тормозной режим используется для точной остановки мощных двигателей. На время торможения обмотка статора отключается от сети переменного напряжения и подключается и источнику с постоянным напряжением. При этом обмотка статора будет создавать постоянное неподвижное магнитное поле. При вращении ротора относительно этого магнитного поля изменяется направление ЭДС и тока ротора, что приведет к изменению направления электромагнитного момента, т.е. он станет тормозным. Под действием этого момента происходит торможение. Изменяя величину подведенного к обмотке статора напряжения, можно регулировать время торможения. Основным достоинством этого тормозного режима является точная остановка. Постоянное напряжение можно подводить к обмотке статора только на время торможения. После остановки двигатель нужно отключить от сети постоянного тока.

Торможение  противовключением. Этот тормозной режим возникает при реверсе двигателя, а также широко используется для быстрой остановки двигателя. Достоинством этого тормозного режима является быстрое торможение, т.к. тормозной момент действует на всем тормозном пути. Недостатки: большие токи и потери в обмотках при торможении, необходима аппаратура, контролирующая скорость вращения и отключающая двигатель от сети при его остановке. Если в приводе механизма двигатель часто работает в режиме реверса, приходится завышать его мощность из-за больших потерь мощности.

7. Потери энергии и КПД АД.

В электрическом двигателе при преобразовании одного вида энергии в другой часть энергии теряется в виде теплоты, рассеиваемой в различных частях двигателя. В электрических двигателях имеются потери энергии трех видов: потери в обмотках,потери в стали и механические потери. Кроме того, имеются незначительные добавочные потери.

8. Рабочие характеристики и коэффициент мощности АД.

Коэффициент мощности определяется соотношением

где: P₁,Q₁,S₁ – активная, реактивная и полная мощность двигателя.

При большой недогрузке асинхронного двигателя он имеет  низкий коэффициент мощности, что  экономически невыгодно. Для повышения cosφ при малой нагрузке рекомендуется понижать подведенное к двигателю напряжение. При этом уменьшается реактивная мощность, а коэффициент мощности повышается.

9. Понятие о регулировании скорости АД.

При работе многих механизмов, приводящихся во вращение асинхронными двигателями, в соответствии с технологическими требованиями возникает необходимость регулировать скорость вращения этих механизмов. Способы регулирования частоты (скорости) вращения асинхронных двигателей раскрывает соотношение:

n=(1−S)n₀=(1−S)60f/p

Отсюда следует, что при заданной нагрузке на валу частоту вращения ротора можно регулировать:

1. изменением скольжения;
2. изменением числа пар полюсов;
3. изменением частоты источника питания.

Изменение скольжения. Этот способ используют в приводе тех механизмов, где установлены асинхронные двигатели с фазным ротором. Например, в приводе подъемно-транспортных машин. В цепь фазного ротора вводится регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления ротора не влияет на величину критического момента, но увеличивает критическое скольжение. При этом способе можно получить большой диапазон регулирования частоты вращения в сторону понижения.

Изменение числа пар  полюсов. Только короткозамкнутый ротор способен автоматически приобретать то же число пар полюсов, что и поле статора. Многоскоростные двигатели нашли широкое применение в приводе металлорежущих станков. Нашли применение двух, трех и четырех скоростные двигатели. При переключении числа пар полюсов изменяется и магнитный поток в зазоре, что приводит к изменению критического момента M_кр. Если при изменении числа пар полюсов одновременно изменять и подведенное напряжение, то критический момент может остаться неизменным.

Изменение частоты источника  питания. В качестве таких источников питания в настоящее время начали находить применение преобразователи частоты (ПЧ), выполняемые на мощных полупроводниковых приборах – тиристорах. Сохранения неизменным магнитного потока, т.е. для сохранения перегрузочной способности двигателя, необходимо вместе с частотой изменять и действующее значение подведенного напряжения.