Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности - Блантер С.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим влияние изменения параметров г, Ф и U на механическую характеристику двигателя. При увеличении сопротивления резистора в цепи якоря наклон механической характеристики увеличивается и характеристика становится менее жесткой (см. рис. 3.6, линия 2). Поскольку частота вращения соо не зависит от г, механические характеристики для различных сопротивлений цепи якоря пересекают ось ординат в общей точке. Введение резистора в цепь якоря приводит к уменьшению пускового тока и момента, поэтому с увеличением сопротивления г точка пересечения с осью абсцисс перемещается к началу координат.
Для изменения магнитного потока Ф в цепь обмотки возбуждения вводят добавочный резистор. Магнитный поток при этом ослабляется, щ возрастает, Мк уменьшается, а перепад Асі увеличивается — механическая характеристика двигателя становится менее жесткой (см. рис. 3.6, линия 3).
Изменение напряжения U, подводимого к якорю, приводит к пропорциональному изменению соо, при этом наклон механи-
135
ческой характеристики не изменяется ремещается параллельно естественной мая 4).
—характеристика пе-(см. рис. 3.6, пря-
Механическая характеристика двигателей переменного тока
В нефтяной и газовой промышленности наибольшее распространение получили двигатели переменного тока — асинхронные (с короткозамкнутым или фазным ротором) и синхронные.
Трехфазный асинхронный двигатель. Асинхронные двигатели широко распространены в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности в эксплуатации и сравнительно низкой стоимости. Кроме того, асинхронные двигатели не требуют для питания преобразовательных установок, так как получают энергию непосредственно от общей сети переменного тока. При присоединении обмотки статора к сети трехфазного тока в расточке статора возникает вращающееся магнитное поле. Частота его вращения (синхронная скорость) п0 (в об/мин), так же как и его угловая скорость wo (в 1/с), зависит от частоты питающего тока /і и числа пар полюсов р обмотки статора двигателя:
O0 = ^L1 мин"1 (3.26)
P
или
(O0=-^-, 1/с. (3.27)
P
Вращающееся поле, пересекая проводники ротора, индуктирует в них э. д. с, и, если обмотка ротора замкнута, в них протекают токи. В результате взаимодействия токов ротора с вращающимся магнитным полем возникает вращающий момент. Ротор начинает вращаться, однако частота вращения ротора со всегда меньше частоты вращения поля ш0, поскольку в случае равенства этих частот не было бы тока в роторе, а следовательно, и вращающего момента.
Частота вращения ротора относительно поля, отнесенная к частоте вращения магнитного поля, называется скольжением:
(3.28)
O)0 п„
Частота тока в роторе
Z2 = Sf1. (3.29)
Для двигателя общепромышленного исполнения скольжение при номинальной нагрузке на валу в среднем составляет от 1 до 5%.
136
Схема включения асинхронного двигателя с фазным ротором представлена на рис. 3.7, а. Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя может быть получено на основании выражения момента, развиваемого двигателем, и схемы замещения (рис. 3.7,6"). При анализе указанной схемы полную проводимость контура намагничивания принимают постоянной. Параметры всей схемы замещения считаются неизменными, не учитываются добавочные потери и влияние высших гармонических составляющих магнитодвижущей силы.
иф У.І\\і0
Рис. 3.7. Схемы включения (а) и замещения (б) трехфазного асинхронного дзигателя с фазным ротором
Мощность, передаваемую ротору вращающимся магнитным полем статора, можно выразить через электромагнитный момент Мпм и частоту вращения поля статора «о:
Рэм = Мзыщ. (3.30)
В то же время мощность Рэм равна мощности Pj1 забираемой из сети, минус сумма потерь в обмотке статора и в стали статора APcr і:
Рзи = Р1-Ы*г1-ЬР«1, (3.31)
где г\ — активное сопротивление фазы статора, Ом; Z1 — сила тока статора,А.
Часть электромагнитной мощности теряется и обмотке и стали ротора, а оставшаяся мощность преобразуется в механическую. Потери в стали ротора малы по сравнению с потерями в обмотке, и ими обычно пренебрегают. Тогда механическая мощность, развиваемая двигателем, составит
P2= Рзи-ЗІ2Г2, (3.32)
где h — приведенный фазный ток обмотки ротора; гг—приведенное активное сопротивление цепи фазы ротора.
137
Выразив мощности через момент и частоты вращения, получим
Мэм(й = Л1эм(оп —3/2v2, (3.33)
откуда после преобразований может быть получено выражение электромагнитного момента:
Мэм =
з/2>2
(O0S
(3.34)
Момент, развиваемый двигателем на валу, меньше электромагнитного на величину момента механических потерь (трение в подшипниках и вентиляция). Момент механических потерь относительно мал, им обычно пренебрегают, и вращающий момент асинхронного двигателя M принимают равным электромагнитному моменту Мэм.
Выражение тока ротора можно получить из схемы замещения (см. рис. 3.7, б):
(3.35)
+ (*1 + 4
где і/ф — фазное напряжение, подведенное к двигателю; г, и Xi — активное и реактивное сопротивления фазы обмотки статора; х'2 — приведенное реактивное сопротивление фазы обмотки ротора.
