8 Оформление отчета.

На практике из-за большой протяженности линий электропе­редач, из-за наличия однофазных потребителей электрической энергии наблюдается значительное колебание напряжения. Heсимметрия и колебания напряжения отрицательно сказываются на работе всех потребителей, в том числе асинхронных двигате­лей.

Вращающий момент трехфазного асинхронного двигателя очень чувствителен к величине подводимого напряжения, так как за­висит от квадрата подводимого напряжения. Зависимость мо­мента двигателя от параметров двигателя и от напряжения оп­ределяется формулой 5.30:

, (5.30)

Механическая характеристика при колебании напряжения сети представлена на рисунке 5.2.

U₁>U_H>U₂>U₃

Рисунок 5.2 - Механическая характеристика двигателя при

из­менении напряжения

При снижении напряжения уменьшается максимальный момент двигателя. И при снижении напряжения до определенной вели­чины U_3, максимальный момент может оказаться равным мо­менту нагрузки и двигатель остановится (опрокинется). Пре­дельное снижение напряжения зависит от кратности максималь­ного момента и величины тормозного момента.

При постоянном моменте сопротивления на валу двигателя уменьшение напряжения сети вызывает следующие изменения рабочих характеристик двигателя:

- уменьшается частота вращения ротора из-за уменьшения электромагнитного момента;

- ток в статоре и роторе двигателя увеличивается;

- потери в обмотках статора и ротора также увеличиваются, так как они зависят от квадрата тока;

- ток холостого хода и потери в стали несколько уменьша­ются;

- коэффициент мощности увеличивается;

- к.п.д. двигателя несколько уменьшается;

- температура обмотки статора увеличивается, что может привести к перегреву и выходу двигателя из строя.

Изменение токов в обмотках и коэффициента мощности в зависимости от колебания напряжения наиболее наглядно показы­вает диаграмма токов на рисунке. 5.3.

Рисунок 5.3 - Диаграмма токов в обмотке двигателя при измене­нии напряжения

А - точка характе­ристики холостого хода при номиналь­ном режиме работы двигателя. А^/ - точка характе­ристики - при по­вышении напряжения сети.

А" - точка характе­ристики - при пониже­нии напряжения сети. Ток в обмотке ста­тора I₁ определя­ется как геометри­ческая сумма токов холостого хода I_ХО и тока ротора

Повышение напряжения сети относительно номинального также отрицательно сказывается на рабочие характеристики двигателя. Повышение напряжения приводит к увеличению магнитной индук­ции на отдельных участках магнитной цепи и насыщению стали. При насыщении стали увеличивается сопротивление магнитному потоку, что приводит к увеличению намагничивающей силы и росту тока холостого хода. Вследствии этого при повышении на­пряжения и постоянном моменте сопротивления на валу:

- потери в стали двигателя увеличивается, так как они зави­сят от квадрата магнитной индукции;

- увеличивается ток холостого хода двигателя;

- ток в цепи ротора несколько уменьшается из-за уменьшения скольжения двигателя;

- ток в цепи статора увеличивается;

- коэффициент мощности уменьшается;

- суммарные потери могут увеличиваться при значительном по­вышении напряжения, что приводит к перегреву обмотки статора дви­гателя.

При питании двигателя несимметричным напряжением сети (фаз­ные напряжения различны по величине или же угол сдвига между фазными напряжениями не равен ) по обмоткам двигателя будут протекать несимметричные токи. Несимметрия фаз­ных токов и напряжений вызывает в двигателе появление момен­та прямой и обратной последовательности, т.е.

, (5.31)

где: M₁- момент прямой последовательности.

М₂ - момент обратной последовательности.

Момент обратной последовательности по отношению к моменту прямой последовательности будет тормозить ротор двигателя. Поэтому при постоянном моменте сопротивления двигателя на валу, результирующий момент двигателя при несимметрии напря­жений, требуется увеличить на величину М₂, что приводит к возрастанию скольжения (S) (примерно в раз), дополнительному увеличению потерь и нагреву машины, а также уменьшению к.п.д. двигателя.

Для исследования работы двигателя при несимметричной на­пряжении сети необходимо:

8.1 Несимметричную систему фазных напряжений разложить на симметричные системы составляющих напряжений. Для этого ме­тодом засечек построить диаграмму фазных напряжений и замерить углы сдвига между векторами фазных напряжений. Фазные напря­жения представить в комплексной форме:

Несимметричную систему фазных напряжений разложить на симметричные составляющие напряжения графическим или расчет­ным путем по формулам:

Прямая

последовательность.

Обратная

последовательность

.

8.2 Расчетным путем определить комплексы входных сопротивле­ний эквивалентных схем замещения для токов прямой и обратной последовательности Z₁₁, Z₁₂. (рисунок 5.4)

r₁, x₁, x^/₂, r^/₂, x_o, r_o - параметры схемы замещения двигате­ля определяются из опытов холостого хода и короткого замыка­ния двигателя.

а) б)

Рисунок 5.4 - Эквивалентная схема замещения двигателя для

токов прямой (а) и обратной (б) последовательности фаз

8.3 Определить токи прямой и обратной последовательности фаз.

8.4 Определить токи в фазах двигателя.

По расчетным значениям токов следует построить вектор­ную диаграмму токов.

8.5 Определить составляющие момента прямой и обратной по­следовательности двигателя по формулам:

, (5.32)

, (5.33)