Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Время работы асинхронного двигателя

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

  • Аннотация
  • Об авторах
  • Список литературы
  • Cited By

Аннотация

Современное общество неразрывно связано с использованием электрической энергии во многих областях его жизни и деятельности. Не исключением является флот и его транспортная инфраструктура, которые оснащены электрическим оборудованием различной степени сложности. В настоящее время сотни тысяч торговых, рыбопромысловых, пассажирских и других категорий судов находятся в рабочем состоянии и выполняют свои функции по назначению. Техническое совершенство их производственных механизмов и осуществляемых ими технологических процессов в значительной степени определяется совершенством соответствующего привода и степенью его автоматизации. Преимущества электрической энергии, создание достаточно совершенных электромеханических преобразователей и развитие систем управления привели к активному внедрению автоматизированных электроприводов, основной составной частью которых являются электродвигатели. В статье представлены некоторые результаты исследований по широко используемым трехфазным асинхронным двигателям, выполненных с целью повышения их энергетической эффективности.

Ключевые слова

Об авторах

Список литературы

1. Ключников А.Д. Предпосылки радикального повышения эффективности работ в области энергосбережения // Промышленная энергетика. 2001. № 4. С. 12–17.

2. Романов А.А., Земцов А.С. Необходимость технического перевооружения электроэнергетики России // Промышленная энергетика. 2002. № 3. С. 2–5.

3. Дьяков А.Ф. Состояние и перспективы развития нетрадиционной энергетики в России // Известия Академии наук. Энергетика. 2000. №4. С. 13–29.

4. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. : Стандартинформ, 2014. 20 с.

5. Сердешнов А.П. Ремонт электрооборудования. В 2 ч. Ч. 1. Ремонт электрических машин. 2 изд. Минск : ИВЦ Минфина, 2008. 293 с.

6. Бурков А.Ф. Надежность судовых электроприводов. Владивосток : Дальневост. федерал. ун-т, 2014. 204 с.

7. Цицикян Г.Н. Качество электроэнергии в автономных системах. СПб.:Крыловский государственный научный центр, 2014. 102 с.

8. Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины. В 2 т. Т. 1. М. : ИД МЭИ, 2006. 650 с.

9. Туганов М.С. Судовой бесконтактный электропривод. Л. : Судостроение, 1978. 288 с.

10. Бурков А.Ф. Повышение эффективности технической эксплуатации судовых электроприводов. Владивосток : Мор. гос. ун-т им. адм. Г. И. Невельского, 2011. 417 с.

Для цитирования:

Бурков А.Ф., Юрин В.Н., Аветисян В.Р. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ. Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018;20(9-10):92-100. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-9-10-92-100

For citation:

Burkov A.F., Yurin V.N., Avetisyan V.R. STUDIES OF POSSIBILITIES OF ENERGY EFFICIENCY OF ASYNCRONOUS MOTORS IMPROVEMENT. Power engineering: research, equipment, technology. 2018;20(9-10):92-100. (In Russ.) https://doi.org/10.30724/1998-9903-2018-20-9-10-92-100


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Традиционные методы проверки электродвигателей

Традиционный метод проверки производительности и КПД электродвигателей тщательно разработан, но его организация может быть связана с большими расходами, а реализация в рамках рабочих процессов трудноосуществима. Часто для проверки производительности электродвигателя требуется даже полное отключение системы, что может привести к дорогостоящему простою. Чтобы определить КПД электродвигателя, необходимо измерить широкий диапазон динамических рабочих параметров — как для входной электрической мощности, так и для выходной механической мощности. Для измерения характеристик производительности электродвигателя традиционным методом сначала техническим специалистам необходимо установить электродвигатель на испытательный стенд. Испытательный стенд представляет собой проверяемый электродвигатель, закрепленный на генераторе или на динамометре.

Затем с помощью вала проверяемый электродвигатель соединяют с нагрузкой. На валу закреплен датчик скорости (тахометр), а также комплект датчиков крутящего момента, которые предоставляют данные, позволяющие рассчитывать механическую мощность. Система предоставляет различные данные, включая данные о скорости, крутящем моменте и механической мощности. Некоторые системы также позволяют измерять электрическую мощность, благодаря чему можно рассчитать КПД.

Читать еще:  Шум перед запуском двигателя

КПД вычисляется по формуле:

Механическая мощность
Электрическая мощность

Во время проверки нагрузка изменяется, что позволяет определять КПД для различных режимов работы. Система испытательного стенда может показаться достаточно простой, однако с ее использованием связано несколько характерных недостатков:

  1. Электродвигатель необходимо снять с места использования.
  2. Значения нагрузки электродвигателя не являются по-настоящему репрезентативными, поскольку не характеризуют производительность электродвигателя во время реальной работы.
  3. Во время проведения проверки работу необходимо приостановить (что создает простой), либо необходимо временно установить сменный электродвигатель.
  4. Датчики крутящего момента отличаются высокой стоимостью и ограниченным рабочим диапазоном, поэтому для проверки различных электродвигателей может потребоваться несколько датчиков.
  5. Испытательный стенд, на котором можно проверять широкий диапазон электродвигателей, имеет высокую стоимость. Такие испытательные стенды обычно используются специалистами по ремонту электродвигателей или исследовательскими организациями.
  6. Не учитываются «реальные» рабочие условия.

Технические характеристики взрывозащищенных трехфазных асинхронных двигателей INNOVARI

  • Исполнение по взрывозащите 1ExdIICT4
  • Защита по газу С — самая высокая из возможных
  • Максимальная температура поверхности двигателя 135°C
  • Режим работы S1 (продолжительный) от сети переменного тока 50Гц, с трёхфазным напряжением 380В (220В, 660В)
  • Возможно переключение схем «звезда «Y» / «треугольник «Δ»
  • Степень защиты корпуса – IP66
  • Температура окружающей среды -40…+60°C
  • Монтажные исполнения B3, B14, B5, B34, B35

Габаритные размеры

  • Взрывозащищенные электродвигатели INNOVARI

Сопутствующие товары к асинхронным двигателям

Способы управления

Управление электродвигателем подразумевает возможность изменения его скорости и мощности (момента). Так, если на асинхронный двигатель подать напряжение нужной величины и частоты, он будет вращаться с номинальной частотой, и сможет обеспечить мощность на валу не более номинальной. Если же нужно понизить или повысить скорость электродвигателя, в основном применяют преобразователи частоты (ПЧ) — рисунок 2. Благодаря этому для двигателя можно обеспечить нужный режим разгона, торможения, а также управлять частотой работы оперативно, по желанию оператора оборудования.

Рисунок 2. Преобразователь частоты Schneider Electric.

Если нужно обеспечить требуемый разгон и торможение без изменения рабочей частоты, то применяют устройство плавного пуск (УПП). Если нужно управлять только разгоном двигателя для минимизации пусковых токов, то применяют схему включения «звезда-треугольник».

Для подачи питания на двигатель без ПЧ и УПП также широко применяются контакторы, которые позволяют дистанционно управлять пуском, остановом и реверсом.

Варианты исполнений

IM 1081

на лапах, с одним концом вала

IM 1082

на лапах, с двумя свободными концами вала

IM 2081

на лапах и с большим фланцем (комбинированный), фланец доступный с обратной стороны («стандартный» фланец), с одним концом вала

IM 2082

на лапах и с большим фланцевым креплением (комбинированный), фланец доступный с обратной стороны («стандартный» фланец). Валы с обоих сторон.

IM 2181

на лапах и с малым фланцем (отверстия в корпусе двигателя), с одним концом вала

IM 2182

на лапах и с малым фланцем (отверстия в корпусе двигателя), с двумя валами

IM 3081

без лап, с большим фланцем, фланец доступный с обратной стороны («стандартный» фланец), с одним концом вала

IM 3082

без лап, с большим фланцем, фланец доступный с обратной стороны («стандартный» фланец), с двумя валами

IM 3681

без лап, малый фланец, с валом с одной стороны

IM 3682

без лап, малый фланец, два конца вала

Обратите внимание!

При введении стандарта МЭК 60034-7-2007 были изменены некоторые маркировки

  • IM 3081 изменили на IM 3041
  • IM 3082 изменили на IM 3042
  • IM 3681 изменили на IM 3641
  • IM 3682 изменили на IM 3642

Специальное исполнение

С — асинхронный электродвигатель с повышенным уровнем скольжения. Полная остановка ротора занимает продолжительное время

Читать еще:  Что такое двигатель тдс

Р — с повышенным пусковым крутящим моментом. Для систем, требующих высоких мощностей в момент запуска

К — с фазным ротором

Е — со встроенным электромагнитным тормозным механизмом для обеспечения быстрой остановки ротора двигателя

Асинхронные трехфазные электродвигатели АИР

Среди разнообразия отечественных и импортных двигателей стоит отметить популярную марку АИР. В продаже насчитывается более 300 моделей с различными вариантами исполнений. Огромную популярность они приобрели благодаря высокой надежности, ремонтопригодности и низкой стоимости.

Где применяются электродвигатели:

  • — для систем вентиляции
  • — для печатных машин
  • — для точильных и станков
  • — для привода воздушных компрессоров

В этих сферах возможны применение как высокоскоростных моделей, так и малооборотистых (с частотой вращения менее 1000). Импортная продукция имеет маркировку rpm.

Моторы малой мощности популярны благодаря высокой энергоэффективности.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Работа асинхронного двигателя основывается на вращении магнитных полей. С помощью тока в обмотке статора создается движущееся магнитное поле, которое воздействует на контур ротора и индуцирует в нем электродвижущую силу. Если этот показатель выше силы трения, то вал приводиться в движение.

Ротор увеличивает частоту вращения пытаясь догнать скорость вращения магнитных полей обмотки статора. Однако, когда этот параметр сравниваеться то электродвижущая достигает нулевого значения и магнитное воздействие пропадает.

Поэтому частота вращение вала никогда не совпадает (не синхронна) с частотой движущихся магнитных полей. Из-за этого двигатель называют асинхронным.

САВЁЛКИ
124482, г. Москва, г. Зеленоград, корп. 311
Телефон 8(499)734-53-04
E-mail:zelao-savelki@mos.ru
Главный редактор: Кузнецов А.З.
Телефон: 8 (499) 734-64-52
info@zelenograd-news.ru
Учредитель — Управа района Савёлки города Москвы
16+ ©2010-2019

Газета «Савёлки» является электронным СМИ управы района Савёлки Зеленоградского АО г. Москвы. «Савёлки» информирует жителей о деятельности Правительства Москвы, местных органов исполнительной власти, рассказывает о событиях, происходящих в районе, о ветеранах, людях труда, творческих коллективах, освещает и анонсирует культурные, развлекательные и спортивные мероприятия района Савёлки.

Электронная газета управы района Савелки города Москвы зарегистрирована Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации Эл №ФС77-67729 от 17 ноября 2016г.

Принцип действия статора

Катушки асинхронного электродвигателя называют обмотками, которые располагаются в пазах статора. У трехфазных асинхронных моторов имеются одинаковые фазные обмотки, размещённые симметрично друг к другу, и их оси образуют угол 120º.

Синусоида каждой фазы обмотки двигателя

Как известно, синусоида тока каждой фазы, относительно предыдущей, сдвинута на треть периода, из-за чего силы магнетических потоков в обмотках изменяются по такому же принципу. Сложив векторы направленности электромагнетического поля в отдельно взятый момент времени, можно получить суммарный магнитный поток.

Складывая данные векторы через разные интервалы периода можно заметить, что направление суммарного магнитного потока вращается синхронно колебаниям тока. Данные вращения магнетического потока можно рассматривать как вращающийся постоянный подковообразный магнит.

Таким образом, принцип работы двигателя переменного тока (синхронного или асинхронного) состоит в создании вращающегося электромагнитного поля статора.

Принцип синхронного вращения

Если для опыта подковообразный магнит прикрепить на ось вращения, то любой металлический предмет, закреплённый между полюсами на независимой оси, будет двигаться синхронно. Логично будет поместить в центр статора с трехфазными обмотками ротор в виде постоянного магнита, чтобы получить синхронный электродвигатель.

Читать еще:  Гидравлическая опора двигателя что это

Синхронный электродвигатель

Но, даже если использовать мощные современные магниты, вихревые токи, образующиеся при переменном электромагнитном поле, будут нагревать ротор, тем самым лишая его магнитных свойств, которые зависят от температуры постоянного магнита. В отношении статора данную проблему решили, собрав сердечник в виде пластин из специальной электротехнической стали.

Статор собран из листов электротехнической стали . а) Собранный вид , б) сам статор

Собрать таким способом ротор в виде пластинчатого постоянного магнита невозможно, поэтому использовали катушки возбуждения, являющиеся постоянным электромагнитом. Данный принцип действия электродвигателя является синхронным – роторный вал движется синхронно с электромагнитным полем статора, пребывающим во вращении.

Принцип действия асинхронного двигателя

В асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором нужно выделить два ключевых момента:

  • Индукция электрического тока в короткозамкнутых витках обмотки ротора, из-за вращающегося электромагнитного поля статора;
  • Возникновение магнитного потока роторных обмоток, взаимодействующего с пребывающим во вращении магнитным полем статора.

Рассмотреть процессы возникновения магнетического поля ротора нужно с момента запуска двигателя. Электромагнитное поле статора начинает вращение сразу же после подачи напряжения на статорные обмотки. Вал ротора находится в это время в состоянии покоя, и в его витках индуцируется переменный ток с частотой вращения поля.

В каждый момент времени, при прохождении полюса вращающегося электромагнитного поля около отдельно взятого короткозамкнутого витка, в нём создаётся взаимодействующее магнитное поле, которое стремится притянуть роторный виток вслед удаляющемуся полюсу движущегося электромагнитного поля.

Данные процессы происходят во всех короткозамкнутых витках при вращении поля вокруг них, из-за чего появляется суммарный вращательный момент роторного вала. Таким образом, принцип работы электродвигателя асинхронного типа состоит во взаимодействии электромагнитных полей статора и ротора.

Эффект скольжения

По мере набора оборотов валом двигателя, частота пересечения короткозамкнутых роторных витков силовых линий вращающегося магнитного потока будет уменьшаться. Вал двигателя будет стремиться догнать вращающееся поле.

Но, как только роторный вал и статорное поле установятся в состоянии покоя относительно друг друга, короткозамкнутые витки перестанут пересекать силовые линии электромагнитного поля, а значит, в них не будет индуцироваться электрический ток. Исчезновение ЭДС в витках ротора приведёт к потере момента вращения. Данное состояние электродвигателя называют идеальным холостым ходом.

Но в реальных условиях, сила трения будет приводить к потере инерции, и ротор электродвигателя будет запаздывать по отношению к пребывающему во вращении статорному полю, что вызовет возникновение ЭДС в короткозамкнутых витках из-за их пересечения силовых линий магнитного потока.

Данный эффект называют скольжением ротора относительно поля статора, с которым он никогда не сможет установиться в состоянии покоя и вращаться с ним синхронно.

Поэтому такие двигатели называют асинхронными (не синхронными). Иными словами, принцип работы двигателя с короткозамкнутым ротором состоит в эффекте скольжения, являющегося необходимым для возникновения ЭДС в роторных витках.

Оптимальный режим скольжения

Очевидно, что максимальная ЭДС в короткозамкнутых витках будет наводиться в момент запуска, но шихтованный роторный магнитопровод не рассчитан на столь частое перемагничивание, поэтому в данном режиме КПД электродвигателя и его вращательный момент будет низким.

С другой стороны, при приближении к синхронному движению роторного вала и поля статора, ЭДС будет приближаться к нулю, что также приведёт к исчезновению момента. Поэтому асинхронный электродвигатель, имеющий короткозамкнутые роторные витки, рассчитывают таким образом, чтобы коэффициент скольжения


составлял 2÷5%. В данных пределах характеристики мотора будут максимальными.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector