Материал: Электроснабжение. учебно-методическое пособие. Сергеев В.А., Мамонтов Д.А

а) б) в) Рис. 3.6. Рабочие характеристики при различных схемах

обмоток АД

Степень загрузки двигателя Р2 Р2н , при которой целесообразно переключать обмотку его статора, определяется путем расчета или экспериментально. Значительную экономию электроэнергии может дать управление частотой вращения электродвигателей вентиляторов, насосов, компрессоров и т.д., где используется до 60 % всех выпускаемых асинхронных электродвигателей. Экономия электроэнергии при регулировании частоты вращения таких механизмов может быть более 50 %.

2.2.2. Обрыв фазы обмотки статора В рассматриваемом случае систему несимметричных

напряжений принято раскладывать на симметричные составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей. Проанализируем влияние каждой на работу двигателя. На рис.3.7 показаны схемы замещения асинхронного двигателя для токов прямой и обратной последовательности.

96

Рис. 3.7. Схема замещения сопротивлений прямой (а) и обратной (б) последовательностей

Так как электромагнитная мощность несимметричной машины складывается из двух мощностей – прямой и обратной последовательностей, которые передаются ротору полями, вращающимися в противоположных направлениях, то результирующий вращающий момент М в данном случае не может быть определен как частное от деления суммарной электромагнитной мощности на синхронную угловую скорость. Его следует определять как сумму двух моментов (рис. 8) - прямого Мпр и обратного Мобр с учетом знака скорости:

Выразив угловую скорость с через скорость вращения nc (об/мин):

97

nc

Двигатель будет иметь, кроме момента от прямой последовательности поля Мпр, определяющийся по (3.1), момент обратно вращающегося поля Мобр, определяемый при скольжении обратно вращающегося поля sобр:

sобр = 2 - sпр, где sпр - скольжение прямого поля.

98

Мпр

Рис. 3.8. Зависимость ω0 от прямого Мпр, обратного и результирующего М вращающих моментов

При пуске трехфазного асинхронного двигателя с оборванной фазой создаются такие же условия, как и в однофазном двигателе, т.е. его результирующий момент при пуске равен нулю. Ротор двигателя находится в неподвижном состоянии и не может разогнаться. Пусковой ток в оставшихся в работе фазах будет приблизительно в 5 раз больше номинального. Это приведет к выходу из строя машины, если защита не отключит ее быстро от сети.

Если ротор двигателя в момент обрыва находится во вращении, то Мпр>Мобр и при Мрез>Мн двигатель продолжает вращаться, однако максимальный момент оказывается существенно меньшим, чем при неповрежденной фазе. При переходе двигателя в однофазный режим частота вращения практически не изменяется, поэтому мощность на валу также остается приблизительно одинаковой. Если двигатель работает при нагрузке, близкой к номинальной, то его ток

99

становится в 3,5-5,0 раз больше номинального и двигатель быстро перегревается и выходит из строя.

2.2.3. Характеристики двигателя при снижении напряжения на одной из фаз

В реальном двигателе действуют две магнитодвижущие силы (см. рис. 3.7), которые создают свои потоки, вращающиеся в противоположные стороны и создающие электромагнитные моменты прямого Мпр и обратного Мобр направления вращения.

Для расчета механических характеристик двигателя вычислим векторы Unp и Uобр. Поскольку система питания двигателя не имеет нулевого провода, то отсутствует и нулевая система напряжений. Определение параметров симметричных систем напряжений проще выполнить графическим построением. Для этого строят в удобном масштабе несимметричную систему линейных напряжений ABC (рисунок 3.9). Затем на одной из сторон (ВС) возводят два равносторонних треугольника ВДС и ВСЕ. Отрезок AD в соответствующем масштабе изображает 3Unp, а отрезок АЕ - 3Uобр, где Unp и Uo6p - модули симметричных систем фазных напряжений. Затем вычислим значения критических моментов:

где Мк - критический момент двигателя при нормальной схеме питания (симметричная система).

где Uн - номинальное фазное напряжение.

100