Электромагнитные моменты от высших пространственных гармоник магнитного поля асинхронного двигателя
Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Электромагнитные моменты от высших пространственных гармоник магнитного поля асинхронного двигателя





 

Ранее было установлено, что МДС трехфазной обмотки статора помимо основной гармоники содержит ряд высших пространственных гармоник (см. § 9.5). Каждая из этих гармоник создает в машине вращающееся магнитное поле, частота вращения которого в υ раз меньше частоты вращения поля основной гармоники [см. (9.18)]. При этом высшие пространственные гармоники МДС по­рядка υ = 6х + 1 создают прямовращающиеся (прямые) по­ля, а гармоники порядка υ = 6х - I — обратновращающиеся (обратные) поля.

Асинхронные моменты.Магнитные поля от высших про­странственных гармоник, сцепляясь с обмоткой ротора, наводят в ней ЭДС и создают в двигателе собственные электромагнитные асинхронные моменты. Эти моменты ухудшают свойства двигате­ля, поэтому их принято называть паразитными. При рассмот­рении выражения электромагнитного момента и механической характеристики асинхронного двигателя (см. § 13.2) имелось в ви­ду действие лишь магнитного поля основной гармоники. Если же учесть влияние высших пространственных гармоник поля, то кри­вая электромагнитного момента (см. рис. 13.3) окажется искажен­ной. В зависимости от направления и частоты вращения nυ маг­нитного поля высшей пространственной гармоники и направления создаваемого ею электромагнитного момента Mυ высшие про­странственные гармоники поля могут создать в асинхронном дви­гателе три режима: двигательный режим, если поле выс­шей гармоники прямовращающееся и частота его вращения nυ > n2,а направление момента Mυ положительное, т. е. он направлен со­гласно с моментом основной гармоники М; генераторный режим, если поле высшей гармоники прямовращающееся и час­тота его вращения nυ < n2, а направление момента Mυ отрицатель­ное, т. е. он направлен встречно моменту основной гармоники М; тормозной режим, если поле высшей гармоники обратновращающееся, a Mυ отрицательный, т. е. направлен встречно мо­менту основной гармоники М.



На рис. 13.10, а представлены графики моментов асинхронного двигателя Mυ = f(s)от прямого поля седьмой гармоники и обратного поля пятой гармоники, где s - скольжение ротора относительно поля основной гармоники. Обратное поле пятой гармоники при s = 0 ÷ 1 соз­дает отрицательный момент М5 (тормозной режим); прямое поле седьмой гармоники при 0,857 < s <1 создает положительный момент M7 (двигательный режим), а при s < 0,857 — отрицательный момент М7 (генераторный режим). Сложив ординаты моментов М7 и М5 с ор­динатами момента основной гармоники М, получим кривую резуль­тирующего асинхронного момента (рис. 13.10, б):

MРЕЗ = M + М5 + М7. (13.26)

«Провал» кривой момента МРЕЗ, (участок при 0,7 < s <0,85, на котором МРЕЗ < Мст) затрудняет процесс разгона двигателя и может вызвать «застревание» ротора на малой частоте вращения.

Наибольшую опасность представляют собой паразитные асинхронные моменты при короткозамкнутой обмотке ротора, так как в этом случае токам, наведенным высшими гармониками маг­нитного поля в стержнях ротора, оказывается небольшое электри­ческое сопротивление. В двигателях с фазным ротором действие паразитных асинхронных моментов намного слабее.

Заметное влияние на форму кривой электромагнитного момента оказывают асинхронные паразитные моменты от гармоник поля зубцового порядка (обусловленных наличием зубцов на статоре и роторе):

vZ1 = (Z1/p) ± l; vZ2 = (Z2/p) ± l. (13.27)

 

 

 

Рис. 13.10. Асинхронные моменты от основной

и выс­ших (5-й и 7-й) гармоник поля

 

 

 

Рис. 13.11. Влияние взаимного расположения

в простран­стве полюсов высших пространственных

гармоник поля статора и ротора на направление

синхронного момента:

а— синхронный момент положительный,

б— синхронный мо­мент отрицательный

 

Эффективное средство ослабления влияния высших гармоник на свойства двигателей — скос пазов ротора в пределах зубцового деления.В этом случае ЭДС в стержнях ротора от зубцовых гармоник поля статора снижаются почти до нуля. Действие высших гармоник поля ослабляют также правильным выбором числа пазов статора Z1 и ротора Z2.Рекомендуется соотношение Z2 ≤ l,25 (Z1 ± p ).

Синхронные моменты.Между вращающимися магнитными полями высших пространственных гармоник статора и ротора, имеющими одинаковый порядок, возникают силы магнитного взаимодействия. Результатом этого взаимодействия является воз­никновение синхронного момента М. В общем случае поля ста­тора и ротора от высших пространственных гармоник вращаются с разными частотами (nυ1 ≠ nυ2), а поэтому направление синхронно­го момента Mменяется в зависимости от взаимного расположения магнитных полюсов взаимодействующих полей. Обычно частота изменения знака момента M велика, и из-за большой инерции ротора этот момент не оказывает заметного влияния на вращение ротора. Но при некоторой частоте вращения ротора поля высших гармоник статора и ротора начинают вращаться с одинаковой час­тотой вращения (nυ1 = nυ2). В этом случае направление синхронного момента M становится стабильным. В зависимости от взаимного расположения магнитных полюсов магнитных полей момент M мо­жет быть положительным или отрицательным (рис. 13.11).

Синхронные моменты в асинхронном двигателе нежелатель­ны, т. е. являются паразитными, так как они могут вызвать прова­лы в механической характеристике двигателя. Наибольшего зна­чения синхронные моменты достигают при наличии зубцовых гармоник поля статора и ротора одинакового порядка, т. е. при υz1 = υz2. Синхронные моменты наиболее опасны при следующих соотношениях пазов статора и ротора (Z1и Z2):

Z1 = Z2; Z1 - Z2 = ±2p. (13.28)

Особенно нежелательно равенство числа пазов на статоре и роторе (Z1 = Z2),так как это может привести к «прилипанию» ро­тора к статору: зубцы ротора силами магнитного тяжения удержи­ваются под зубцами статора. Уменьшению синхронных моментов способствует скос пазов на роторе.

Контрольные вопросы

1.Какие виды потерь имеют место в асинхронном двигателе?

2.Почему магнитные потери в сердечнике ротора не учитывают?

3.На какие виды потерь влияют величина воздушного зазора и толщина пла­стин сердечника статора?

4.Используя данные примера 13.1 и задавшись значениями тока статора I1 = 0,5, 0,75, 1,15 I1ном, определите соответствующие значения КПД и построй­те график η = f(P2),при расчетах примите следующие значения коэффициен­та мощности: cos φ1.0,5 = 0,4 , cos φ1.0,75 = 0,6 ; cos φ1.1,15 = 0,8.

5.Почему график I1 = f(P2)не выходит из начала координат?

6.Почему при нагрузках двигателя меньше номинальной его cos φ1, имеет низ­кие значения?

7.При каких условиях высшие пространственные гармоники поля создают и асинхронном двигателе двигательный, генераторный и тормозной режимы?

8. Какими причинами может быть вызван «провал» в механической характери­стике?

9.При каких условиях может происходить «прилипание» ротора к статору?

10. Какими мерами можно ослабить паразитные моменты в двигателе?

 









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.