Меню

Индуктивное сопротивление электродвигателя переменного тока

Индуктивные сопротивления обмоток переменного тока

date image2015-05-05
views image309

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Вращающиеся гармоники магнитного поля обмотки статора асинхронной машины, перемещаясь относительно этой обмотки, индуктируют в ней э. д. с. самоиндукции, частота которых при равномерном воздушном зазоре равна частоте тока в данной обмотке. Одинаковость частот этих э. д. с. гармоник поля объясняется тем, что, хотя гармоника порядка v вращается в v раз медленнее основной, она имеет в v раз больше полюсов. Можно доказать, что все эти э. д. с. совпадают по фазе. Сказанное относится также к э. д. с. самоиндукции, индуктируемым гармониками поля ротора в самой обмотке ротора.

При неподвижном роторе частоты всех э. д. с. взаимной индукции, индуктируемых гармониками поля статора в обмотке ротора и наоборот, т. е. гармониками поля ротора в обмотке статора, также одинаковы и равны основной частоте. Однако при вращающемся роторе частоты э. д. с. взаимной индукции от различных гармоник поля различны, так как в этом случае скорости вращения гармоник статора относительно ротора и наоборот, т. е. гармоник ротора относительно статора, уже не обратно пропорциональны числам их полюсов. Поэтому во вращающейся машине высшие гармоники поля не создают э. д. с. взаимной индукции основной частоты и их следует, отнести к полям рассеяния. Эффекты, которые могут вызвать токи, создаваемые э. д. с. взаимной индукции от высших гармоник поля, имеют в общем случае второстепенный характер, и их необходимо рассматривать отдельно. Ввиду наличия пазов на статоре и роторе при вращении ротора возникают также дополнительные гармоники, поля, которые индуктируют в обмотках э. д. с. различных, в том числе и относительно высоких, частот

В электрической машине переменного тока при этом каждой гармонике поля v соответствуют определенные значения индуктивных сопротивлений само- и взаимной индукции xv.

Работа машин переменного тока основана на действии основных гармоник поля.

Источник

Индуктивное сопротивление в цепи ротора асинхронной машины

Для обеспечения более плавного ускорения при пуске, при малом числе пусковых ступеней активного сопротивления в роторе наряду с омическим подключают еще и индуктивное сопротивление.

Последовательное включение индуктивного сопротивления

Применение индуктивного сопротивления позволяет не только снизить пусковые токи, но и обеспечить более постоянный момент в процессе пуска электродвигателя. При подключении индуктивного сопротивления последовательно с активным в первый момент времени пуска асинхронной машины при частоте тока ротора равной частоте статора реактивное сопротивление реакторов будет велико и оно, таким образом, будет ограничивать пусковой ток, как это показано на схеме:

Активное и индуктивное сопротивление в цепи ротора АД с ФР

Где: rд1… rд2 и Хд1…Хд3 – активное и реактивное добавочное сопротивление роторной цепи;

КМ – контактор закорачивающий вторичную обмотку после выхода на необходимую скорость вращения;

Zф – полные фазные сопротивления ротора и статора соответственно.

По мере набора скорости ротором асинхронной машины будет уменьшатся его ЭДС Е2S . Одновременно с этим будет уменьшатся и частота вторичной цепи, что повлечет за собой снижение реактивного сопротивления реактора. Однако наличие реакторов в цепи не позволит спадать току слишком интенсивно. В данном случае параметры двигателя симметричные.

Читайте также:  Асинхронных электродвигателей переменного тока вентилятора

Для расчета нужно определить значения Мки, sки и εи для искусственной характеристики. Сравнив выражения для момента на искусственной характеристике с выражением на естественной найдем:

Момент асинхронного электродвигателя при индуктивном сопротивлении в цепи ротора

Где: Мке – момент критический естественной характеристики;

Хр / — сопротивление реактора индуктивное, приведенное к первичной обмотке;

Критическое скольжение будет иметь вид:

Критическое скольжение асинхронного электродвигателя при индуктивном сопротивлении в цепи ротора

Величина εи примет значение:

Величина εи примет значение

Момент будет равен:

Определения момента асинхронной машины

Приведенный ток ротора можно определить:

Приведенный ток ротора

Задавшись скольжением можно определить соответствующее значение тока I2a / .

Механические характеристики при таком пуске выглядят так:

Механическая характеристика асинхронного двигателя при индуктивном сопротивлении ротора

На данном графике показано естественная характеристика Ме, искусственная при наличии во вторичной цепи только одного реактора Мр, и при включенном реакторе и омическом сопротивлении Мрс. Там же показаны и токовые кривые для этих режимов.

Параллельное включение индуктивного сопротивления

Для получения более благоприятных характеристик в процессе пуска и уменьшения количества пусковых ступеней реакторы включают параллельно резисторам.

параллельное включение активного и индуктивного сопротивления в цепи ротора АД с ФР

Параллельное включение приводит к тому, что при разгоне асинхронной машины частота вторичной цепи уменьшается и таким образом происходит перераспределение токов между параллельными ветвями вторичной цепи, что благоприятно сказывается на механической характеристике.

В самом начале разгона частота в цепи ротора равна частоте статора, и сопротивление реакторов будет довольно велико, основная часть тока будет протекать через резисторы. Резисторы будут практически определять пусковые момент и ток. По мере увеличения скорости вращения ротора будет уменьшатся его частота, что приведет к уменьшению реактивной составляющей реакторов, и токи начнут перераспределятся – через реакторы потекут токи больше, через резисторы меньше. При выходе двигателя на скорость очень близкую к номинальной (частота ротора порядка 2-5 Гц), сопротивление реакторов станет очень незначительным и практически весь ток потечет через них, поскольку они имеют очень малое активное сопротивление. Благодаря таким переменностям вторичной цепи практически на всем участке разгона удается поддерживать постоянный момент. Эквивалентная схема расчета показана ниже:

Эквивалентная схема фазы асинхронной машины при наличии добавочных сопротивлений в цепи статора

Полное сопротивление омическое и реактора будет равно:

Полное сопротивление омическое и реактора

Где: zр = rр + jxps – полное электросопротивление реактора;

zдоб = rдоб – электросопротивление реостата;

Подставляя эти значения получим:

1

Умножим знаменатель и числитель на (rдоб + rр) — jxps и обозначим rдоб + rр = r. Тогда получим:

2

Общее сопротивление в роторной цепи составит:

Общее сопротивление в роторной цепи составит

3

Сможем заменить вторичную цепь простой, состоящей из индуктивного и активного электросопротивления:

Упрощенная эквивалентная схема фазы асинхронной машины при наличии добавочных сопротивлений в цепи статора

Полученная эквивалентная схема полностью будет соответствовать обычной схеме ротора. В данном случае ток ротора будет:

ток ротора будет

Момент мы можем вычислить по такой формуле:

4

Коэффициент мощности cos ψ2 вторичного контура будет равен:

Коэффициент мощности cos ψ2 вторичного контура

Приведенные выше параметры вторичного контура r2эк и X2эк есть функции скольжения, при расчете характеристик нужно для каждого значения скольжения определять величины

r2эк и X2эк и далее вычислять значения момента и тока.

Характеристики при наличии параллельного индуктивного сопротивления в цепи ротора

На рисунке показаны пусковые характеристики момента и тока асинхронного электродвигателя с фазным ротором с замкнутой накоротко вторичной обмоткой Ме и Ie, а также характеристика этого же двигателя при наличии в роторной цепи параллельного контура активного и реактивного электросопротивления – Мрс и Iрс. Можем сделать вывод, что наличие параллельного активно-реактивного электросопротивления в роторной цепи позволяет не только ограничивать пусковой ток, но и поддерживать практически постоянный момент в процессе пуска.

Читайте также:  Что такое электр ток в газах

Сравнение пусковых характеристик при последовательном и параллельном включении показывают значительное преимущество последних.

Но необходимость индивидуального расчета и изготовления реакторов для каждой системы электропривода значительно ограничивает применение этих систем.

Источник

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.8. Нормы приемо-сдаточных испытаний

Электродвигатели переменного тока

1.8.15. Электродвигатели переменного тока до 1 кВ испытываются по п. 2, 4, 6, 10, 11. ¶

Электродвигатели переменного тока выше 1 кВ испытываются по п. 1-4,7,9-11. ¶

По п. 5, 6, 8 испытываются электродвигатели, поступающие на монтаж в разобранном виде. ¶

1. Определение возможности включения без сушки электродвигателей напряжением выше 1 кВ. Следует производить в соответствии с разд. 3 «Электрические машины» СНиП 3.05.06-85. «Электротехнические устройства» Госстроя России. ¶

2. Измерение сопротивления изоляции. Допустимые значения сопротивления изоляции электродвигателей напряжением выше 1 кВ должны соответствовать требованиям инструкции, указанной в п. 1. В остальных случаях сопротивление изоляции должно соответствовать нормам, приведенным в табл. 1.8.8. ¶

Таблица 1.8.8. Допустимое сопротивление изоляции электродвигателей переменного тока.

Напряжение мегаомметра, кВ

Обмотка статора напряжением до 1 кВ

Не менее 0,5 МОм при температуре 10-30 °С

Обмотка ротора синхронного электродвигателя и электродвигателя с фазным ротором

Не менее 0,2 МОм при температуре 10-30 °С (допускается не ниже 2 кОм при +75 °С или 20 кОм при +20 °С для неявнополюсных роторов)

Подшипники синхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ

Не нормируется (измерение производится относительно фундаментной плиты при полностью собранных маслопроводах)

3. Испытание повышенным напряжением промышленной частоты. Производится на полностью собранном электродвигателе. ¶

Испытание обмотки статора производится для каждой фазы в отдельности относительно корпуса при двух других, соединенных с корпусом. У двигателей, не имеющих выводов каждой фазы в отдельности, допускается производить испытание всей обмотки относительно корпуса. ¶

Значения испытательных напряжений приведены в табл. 1.8.9. Продолжительность приложения нормированного испытательного напряжения 1 мин. ¶

4. Измерение сопротивления постоянному току: ¶

а) обмоток статора и ротора. Производится при мощности электродвигателей 300 кВт и более. ¶

Измеренные сопротивления обмоток различных фаз должны отличаться друг от друга или от заводских данных не более чем на 2%; ¶

б) реостатов и пускорегулировочных резисторов. Измеряется общее сопротивление и проверяется целость отпаек. Значение сопротивления должно отличаться от паспортных данных не более чем на 10%. ¶

5. Измерение зазоров между сталью ротора и статора. Размеры воздушных зазоров в диаметрально противоположных точках или точках, сдвинутых относительно оси ротора на 90°, должны отличаться не более чем на 10% среднего размера. ¶

Таблица 1.8.9. Испытательное напряжение промышленной частоты для электродвигателей переменного тока.

Испытательное напряжение, кВ

Мощность до 1 МВт, номинальное напряжение выше 1 кВ

Мощность выше 1 МВт, номинальное напряжение до 3,3 кВ

Мощность выше 1 МВт, номинальное напряжение выше 3,3 до 6,6 кВ

Читайте также:  Почему катушки телефона не пропускают токи высокой частоты

Мощность выше 1 МВт, номинальное напряжение выше 6,6 кВ

Обмотка ротора синхронного электродвигателя

8Uном системы возбуждения, но не менее 1,2

Обмотка ротора электродвигателя с фазным ротором

Реостат и пускорегулировочный резистор

Резистор гашения поля синхронного электродвигателя

6. Измерение зазоров в подшипниках скольжения. Размеры зазоров приведены в табл. 1.8.10. ¶

7. Измерение вибрации подшипников электродвигателя. Значения вибрации, измеренной на каждом подшипнике, должны быть не более значений, приведенных ниже: ¶

Синхронная частота вращения электродвигателя, Гц

Допустимая вибрация, мкм

8. Измерение разбега ротора в осевом направлении. Производится для электродвигателей, имеющих подшипники скольжения. Осевой разбег не должен превышать 2-4 мм. ¶

9. Испытание воздухоохладителя гидравлическим давлением. Производится избыточным гидравлическим давлением 0,2-0,25 МПа (2-2,5 кгс/см 2 ). Продолжительность испытания 10 мин. При этом не должно наблюдаться снижение давления или утечки жидкости, применяемой при испытании. ¶

10. Проверка работы электродвигателя на холостом ходу или с ненагруженным механизмом. Продолжительность проверки не менее 1 ч. ¶

11. Проверка работы электродвигателя под нагрузкой. Производится при нагрузке, обеспечиваемой технологическим оборудованием к моменту сдачи в эксплуатацию. При этом для электродвигателя с регулируемой частотой вращения определяются пределы регулирования. ¶

Таблица 1.8.10. Наибольший допустимый зазор в подшипниках скольжения электродвигателей.

Источник



Расчет сопротивлений асинхронного двигателя до 1000 В

В данной статье речь пойдет о расчете активного и индуктивного сопротивления асинхронного двигателя до 1000 В используемые при расчете тока КЗ.

1. Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от местных асинхронных электродвигателей определяется по выражению [Л1, с.141]:

Начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ от местных асинхронных электродвигателей

  • Е” = 0,9*Uном. – сверхпереходное ЭДС асинхронных двигателей;
  • х”м и rм – соответственно индуктивное и активное сопротивления электродвигателя, мОм;
  • хвш, rвш – соответственно внешнее индуктивное и активное сопротивления, которыми электродвигатель связан с точкой КЗ (хвш = хс + хтр + хкл.; rвш = rс + rтр. + rкл.);
  • хс, rс – — соответственно индуктивное и активное сопротивления системы, мОм;
  • xтр., rтр. — соответственно индуктивное и активное сопротивления понижающего трансформатора, мОм;
  • xкл., rкл – соответственно индуктивное и активное сопротивления кабельной линии, мОм;

2. Активное сопротивление rм асинхронного двигателя в момент КЗ принимается равным сумме сопротивления постоянному току статора (r1) и приведенного сопротивления роторных цепей при скольжении s = 1, мОм:

  • С = 1,04 – коэффициент;
  • kм – отношение потерь мощности в электродвигателе при номинальном токе Iном, кА (обычно kм=0,3 – 0,35);
  • Pном. – номинальная мощность электродвигателя, кВт;
  • ƞном. – номинальное значение КПД, отн.ед.;
  • М*п – кратность пускового момента, отн.ед.;
  • ∆Рмех. – механические потери электродвигателя, кВт (∆Рмех.=0,01*Рном.);
  • kп – кратность пускового тока;
  • sном. – номинальное скольжение.

3. В случае когда отсутствуют каталожные данные, активное сопротивление АД можно определить по формуле, мОм:

4. Сверхпереходное индуктивное сопротивление х”м асинхронного двигателя определяется по формуле, мОм:

где: Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В;

5. При отсутствии каталожных данных допускается определять х”м по формуле, мОм:

1. Справочник по проектированию электроснабжению, Ю.Г. Барыбина 1990 г.

Источник