Скольжение электродвигателя

В процессе взаимодействия магнитного поля и тока в роторе асинхронного электродвигателя создается вращающий момент, который позволяет уровнять скорость статора, ротора и вращения электромагнитного поля. Величина скольжения электродвигателя характеризуется скоростью вращения ротора, статора и магнитного поля.

От чего зависит величина скольжения электродвигателя

• Как правило, скольжение относительно невелико при работе электродвигателя с номинальной нагрузкой. Например, при работе электромотора 1500 оборотов в минуту скольжение равно 2,7%.

• Асинхронные электродвигатели не могут достичь синхронной скорости даже, если отсоединить механизм. Проводники ротора никогда не будут пересекаться с магнитным полем, в них не будет ЭДС, соответственно не будет и тока. При этом асинхронный момент будет равен нулю.

• В момент пуска в обмотку ротора поступает ток, соответствующий частоте сети. По мере ускорения частота тока будет определена скольжением. При этом сопротивление ротора будет зависеть от частоты тока. Индуктивное сопротивление будет возрастать по мере увеличения частоты тока.

• Величины эквивалентного сопротивления изменяются в соответствии с законами физики. Если скольжение электродвигателя уменьшается, сопротивление соответственно увеличивается.

• При пусковом моменте до развития скольжения в пределах 0,15 сила сопротивления уменьшается незначительно. При дальнейшей работе наоборот – быстро уменьшается. Величина момента вращения определяется соответствующей величиной магнитного потока, поступающего тока и сдвигом между параметрами ЭДС, тока в роторе. Зависимость момента скольжения и напряжения с частотой устанавливается в ходе проведения исследования технических характеристик производителями электромоторов.

Определение величины скольжения электродвигателя

Предопределяющим моментом в прямой зависимости от скольжения является начальное значение того момента, когда электродвигатель остается еще в неподвижном состоянии. Максимальное значение скольжения называется критическим.

Конкретные расчеты производят специалисты завода-изготовителя, и они указаны в соответствующих технических характеристиках, прилагаемых к электродвигателю при покупке. При увеличении активного сопротивления только ротора увеличивается значение критического скольжения и уменьшается скорость вращения вала. Изменить данные параметры можно путем использования дополнительного сопротивления, которое вводится в цепь обмотки ротора.

Просмотров: 5748

Дата: Воскресенье, 15 Декабрь 2013

что это такое и как найти

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ОБМОТОК СТАТОРА И РОТОРА

Если ротор неподвижен, то в обмотках статора и ротора, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора, наводятся э. д. с:

 Е₁= 4,44f₁ɯ₁Ф_мƦ₁

Е₂= 4,44f₁ɯ₂Ф_мƦ₂

Отличие только в том, что коэффициентами Ʀ₁и Ʀ₂приходится учитывать особенности обмоток, распределенных по цилиндрической поверхности статора и ротора. При вращении ротора его э. д. с. все время меняется, так как f₂ = f₁s.Тогда э. д. с. вращающегося ротора

Е₂= 4,44f₂ɯ₂Ф_мƦ₂

Эту э. д. с. принято выражать через э. д. с. неподвижного ротора

E₂s/E₂ = f₂/f₁ = f₁s/f₁ = s

или

E_2s = E₂s

Следовательно, э. д. с. ротора сильно меняется в процессе работы двигателя. При s = 1, E_2s= Е₂, а при s = 0, E₂s= 0.

Значение — критическое скольжение

Одной из важных точек характеристики, представляющей интерес при анализе работы и выборе двигателя, является точка, где момент, развиваемый двигателем, достигает наибольшего значения. Эта точка имеет координаты и кр, sKp, Mmax. Значение критического скольжения sKp, при котором двигатель развивает максимальный ( критический) момент Мтах, легко определить, если взять производную dM / ds выражения (10.51) и приравнять ее нулю.
 

Переходный процесс пуска асинхронного двигателя при холостом ходе.| Средний момент двигателя и относительное время пуска а функции критического скольжения.

Степень влияния сопротивления цепи ротора, а следовательно, и критического значения скольжения на темп разгона двигателя определяется соотношением обоих членов правой части последнего уравнения. При малой величине критического скольжения численное значение первого члена повышается, а второго понижается. Следовательно, имеется некоторое значение критического скольжения, при котором темп разгона двигателя будет оптимальным. Это значение соответствует максимуму средних значений вращающего момента за период разгона двигателя. На левом графике ( рис. 2 — 13 а) показаны механические характеристики двигателя при различных значениях критического скольжения, на правом ( рис. 2 — 13 6) изображены диаграммы разгона двигателя при соответствующих значениях критического скольжения.
 

Эта кривая имеет две экстремальные точки. Координаты экстремальных точек кривой называются критическими. Таким образом, мы имеем на кривой две ординаты критического момента и соответствующие им значения критического скольжения.
 

Номинальное скольжение зависит от сопротивления ротора. Наименьшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно небольшое значение, что ведет к уменьшению значений критического скольжения s: c (3.37) и номинального скольжения SHOM. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя уменьшается его номинальное скольжение и растет жесткость естественной характеристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 3.26, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.
 

Кривая номинального скольжения для асинхронных двигателей разной мощности.

Величина номинального скольжения зависит от сопротивления ротора. Меньшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно меньшую величину, что ведет к уменьшению значений критического скольжения SK и номинального скольжения SH. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя падает величина его номинального скольжения и растет жесткость естественной характеристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 2 — 35, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.
 

Величина номинального скольжения зависит от сопротивления ротора. Наименьшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно небольшую величину, что ведет к уменьшению значений критического скольжения SK и номинального скольжения SH. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя уменьшается величина его номинального скольжения и растет жесткость естественной харак-теристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 2 — 35, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.
 

Отличительной особенностью такого двигателя является то, что параметры массивного ротора изменяются с изменением скольжения и магнитной проницаемости пропорционально у s t, где ( г в свою очередь зависит от скольжения вследствие изменения тока ротора. При боль-ших скольжениях в области s — l величина Vsi, мало изменяется. В области номинального скольжения значе-ние S JL существенно изменяется. Значение критического скольжения при таком роторе в сверхвысо-ко-скоростных двигателях получается больше или около единицы.
 

ТОК В ОБМОТКЕ РОТОРА

Из сказанного выше об изменении э. д. с. и реактивного сопротивления обмотки ротора можно заключить, что ток в роторе I₂ = E_2s/√(r2₂ + x2_2s)

тоже меняется при изменении скорости вращения. Пусковой ток I2п должен быть велик и отставать от э. д. с. на большой угол Ψ2, так как Е2велика, а реактивное сопротивление обмотки х2 обычно в 8—10 раз больше активного r2

При вращении ротора уменьшаются E2sи x2s. Вследствие этого уменьшаются ток I2и угол Ψ2. Указанное обстоятельство очень важно, так как в этом существенная разница между трансформатором и асинхронным двигателем

Статья на тему Работа асинхронного двигателя

• ← Предыдущая
• Следующая →
• Главная Электротехника

Величина скольжения в разных режимах работы

В режиме холостого хода скольжение близко к нулю и составляет 2-3%, ввиду того, что n₁ почти равняется n₂. Нулю оно не может быть равным, потому как в этом случае поле статора не пересекает поле ротора, простыми словами, двигатель не вращается и питающее на него напряжение не подается.

Даже в режиме идеального холостого хода, величина скольжения, выраженная в процентах, не будет равной нулю. S может принимать и отрицательные значения, в том случае, когда электродвигатель работает в генераторном режиме.

В генераторном режиме (вращение ротора противоположно направлению поля статора) скольжение ЭД будет в значениях -∞<S<0.

Также существует режим электромагнитного торможения (противовключения ротора), в этом режиме скольжение принимает значение больше единицы, со знаком плюс.

Значение частоты тока в обмотках ротора равно частоте тока сети только в момент пуска. При номинальной нагрузке частота тока будет определяться по формуле:

f₂=S*f₁,

где f₁ – частота тока, подаваемого на обмотки статора, а S — скольжение.

Частота тока ротора прямо пропорциональна его индуктивному сопротивлению. Таким образом, проявляется зависимость тока в роторе от скольжения АД. Вращающий момент электродвигателя зависит от величины S, так как определяется значениями величин магнитного потока, тока, углом сдвига между ЭДС и током ротора.

Поэтому, для детального исследования характеристик АД устанавливается зависимость, изображенная на рисунке выше. Таким образом, изменение момента (при различных значениях скольжения) в АД с фазным ротором может регулироваться путем ввода сопротивления в цепь обмоток ротора. В электродвигателях с короткозамкнутым ротором момент вращения регулируется или с помощью преобразователей частоты или использованием двигателей с переменными характеристиками.

При номинальной нагрузке электродвигателя значение скольжения будет в диапазоне 8%-2% (для двигателей малой и средней мощности), номинальное скольжение.

При увеличении нагрузки на валу (момента на валу) будет увеличиваться скольжение, простым языком, магнитное поле ротора будет все сильнее отставать (тормозить) от магнитного поля статора. Увеличение скольжения (S) приведет к пропорциональному увеличению тока ротора, следовательно, пропорционально увеличится момент. Но при этом увеличиваются активные потери в роторе (увеличивается сопротивление), которые уменьшают рост силы тока, поэтому момент увеличивается медленнее, чем скольжение.

При определенной величине скольжения момент достигнет максимального значения, потом начнет снижаться. Величину, при которой момент будет максимальным, называют критической (Sкр).

В графической форме механическую характеристику асинхронного электродвигателя можно выразить с помощью формулы Клосса:

где, М_к — это критический момент, который определяется критическим скольжением электродвигателя.

График строится исходя из характеристик, указанных в паспорте АД. При возникновении вопросов по приводу, в качестве движителя, использующего асинхронный электродвигатель, используется данный график.

Критический момент определяет величину допустимой мгновенной перегрузки электродвигателя. При развитии момента более критического (следовательно, более критического скольжения) происходит, так называемое, опрокидывание электродвигателя и двигатель останавливается. Опрокидывание — один из аварийных режимов.

Нагрузка насосов и типы нагрузки электродвигателя

Выделяют следующие типы нагрузок:

Постоянная мощность

Термин «постоянная мощность» используется для определённых типов нагрузки, в которых требуется меньший вращающий момент при увеличении скорости вращения, и наоборот. Нагрузки при постоянной мощности обычно применяются в металлообработке, например, сверлении, прокатке и т.п.

Постоянный вращающий момент

Как видно из названия — «постоянный вращающий момент» — подразумевается, что величина вращающего момента, необходимого для приведения в действие какого- либо механизма, постоянна, независимо от скорости вращения. Примером такого режима работы могут служить конвейеры.

Переменный вращающий момент и мощность

«Переменный вращающий момент» — эта категория представляет для нас наибольший интерес. Этот момент имеет отношение к нагрузкам, для которых требуется низкий вращающий момент при низкой частоте вращения, а при увеличении скорости вращения требуется более высокий вращающий момент. Типичным примером являются центробежные насосы.

Вся остальная часть данного раздела будет посвящена исключительно переменному вращающему моменту и мощности.

Определив, что для центробежных насосов типичным является переменный вращающий момент, мы должны проанализировать и оценить некоторые характеристики центробежного насоса. Использование приводов с переменной частотой вращения обусловлено особыми законами физики. В данном случае это законы подобия, которые описывают соотношение между разностями давления и расходами.

Во-первых, подача насоса прямо пропорциональна частоте вращения. Это означает, что если насос будет работать с частотой вращения на 25% больше, подача увеличится на 25%.

Во-вторых, напор насоса будет меняться пропорционально квадрату изменения скорости вращения. Если частота вращения увеличивается на 25%, напор возрастает на 56%.

В-третьих, что особенно интересно, мощность пропорциональна кубу изменения скорости вращения. Это означает, что если требуемая частота вращения уменьшается на 50%, это равняется 87,5%-ному уменьшению потребляемой мощности.

Итак, законы подобия объясняют, почему использование приводов с переменной частотой вращения более целесообразно в тех областях применения, где требуются переменные значения расхода и давления. Grundfos предлагает ряд электродвигателей со встроенным частотным преобразователем, который регулирует частоту вращения для достижения именно этой цели.

Так же как подача, давление и мощность, потребная величина вращающего момента зависит от скорости вращения.

На рисунке показан центробежный насос в разрезе. Требования к вращающему моменту для такого типа нагрузки почти противоположны требованиям при «постоянной мощности». Для нагрузок при переменном вращающем моменте потребный вращающий момент при низкой частоте вращения — мал, а потребный вращающий момент при высокой частоте вращения — велик. В математическом выражении вращающий момент пропорционален квадрату скорости вращения, а мощность — кубу скорости вращения.

Это можно проиллюстрировать на примере характеристики вращающий момент/частота вращения, которую мы использовали ранее, когда рассказывали о вращающем моменте электродвигателя:

Когда электродвигатель набирает скорость от нуля до номинальной скорости, вращающий момент может значительно меняться. Величина вращающего момента, необходимая при определённой нагрузке, также изменяется с частотой вращения. Чтобы электродвигатель подходил для определённой нагрузки, необходимо чтобы величина вращающего момента электродвигателя всегда превышала вращающий момент, необходимый для данной нагрузки.

В примере, центробежный насос при номинальной нагрузке имеет вращающий момент, равный 70 Нм, что соответствует 22 кВт при номинальной частоте вращения 3000 мин-1. В данном случае насосу при пуске требуется 20% вращающего момента при номинальной нагрузке, т.е. приблизительно 14 Нм. После пуска вращающий момент немного падает, а затем, по мере того, как насос набирает скорость, увеличивается до величины полной нагрузки.

Очевидно, что нам необходим насос, который будет обеспечивать требуемые значения расход/напор (Q/H). Это значит, что нельзя допускать остановок электродвигателя, кроме того, электродвигатель должен постоянно ускоряться до тех пор, пока не достигнет номинальной скорости. Следовательно, необходимо, чтобы характеристика вращающего момента совпадала или превышала характеристику нагрузки на всём диапазоне от 0% до 100% скорости вращения. Любой «избыточный» момент, т.е. разница между кривой нагрузки и кривой электродвигателя, используется как ускорение вращения.

Корректируем обороты

Работа с разнообразным электрическим инструментом и оборудованием в быту или на производстве непременно ставит вопрос о том, как регулировать обороты электродвигателя.  Например, становится необходимым изменить скорость передвижения деталей в станке или по конвейеру, скорректировать производительность насосов, уменьшить или увеличить расход воздуха в вентиляционных системах.

Осуществлять указанные процедуры за счет понижения напряжения практически бессмысленно, обороты будут резко падать, существенно снизится мощность устройства. Поэтому используются специальные устройства, позволяющие корректировать обороты двигателя. Рассмотрим их более подробно.

Микроконтроллер управляет всем процессом работы преобразователя

Благодаря такому подходу появляется возможность добиться плавного повышения оборотов двигателя, что крайне важно в механизмах с большой нагрузкой. Медленный разгон снижает нагрузки, положительно сказываясь на сроке службы производственного и бытового оборудования

Все преобразователи оснащаются защитой, имеющей несколько степеней.  Часть моделей работает за счет однофазного напряжения в 220 В. Возникает вопрос, можно ли сделать так, чтобы трехфазный мотор вращался благодаря одной фазе? Ответ окажется положительным при соблюдении одного условия.

При подаче однофазного напряжения на обмотку требуется осуществить «толчок» ротора, поскольку сам он не сдвинется с места. Для этого нужен пусковой конденсатор. После начала вращения двигателя оставшиеся обмотки будут давать недостающее напряжение.

Существенным минусом такой схемы считается сильный перекос фаз. Однако он легко компенсируется включением в схему автотрансформатора. В целом, это довольно сложная схема. Преимущество же частотного преобразователя заключается в возможности подключения моторов асинхронного типа без применения сложных схем.

5.18.6 Поворотные трансформаторы

Так называют электрические машины переменного тока,
предназначенные для преобразования угла поворота q в напряжение,
пропорциональное некоторым функциям угла поворота ротора sinq
или cosq, а также самому углу q. Их применяют в вычислительной
технике для выполнения различных математических операций. С помощью поворотных
трансформаторов решают геометрические задачи, связанные с построением треугольников,
преобразованием координат, разложением и построением векторов. В системах автоматического
регулирования поворотные трансформаторы используют в качестве измерителей расстояния,
фиксирующих отклонение системы от некоторого определенного положения.

Конструктивно поворотный трансформатор представляет
собой асинхронную машину малой мощности. На статоре ее перпендикулярно размещены
две обмотки: C₁-C₂ и С₃-С₄.
Первая получила название главной, а вторая — квадратурной. Обмотки статора выполняются
одинаковыми, т.е. с одинаковым числом витков. На роторе может быть одна обмотка,
но чаще их бывает две. На рис. 5.18.6.1. приведены схемы включения синусного,
косинусного и синусно-косинусного поворотных трансформаторов.

5.9. ПОТЕРИ И КПД АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

В обмотку статора из сети поступает мощность P₁. Часть этой мощности идет на потери в стали
P_сl, а также потери в обмотке статора Р_э1:

Оставшаяся мощность посредством магнитного потока передается на ротор и называется электромагнитной мощностью:

Часть электромагнитной мощности затрачивается на покрытие электрических потерь в обмотке ротора:

Оставшаяся мощность преобразуется в механическую, получившую название полной механической мощности:

Р₂‘=Р_эм-Р_э2

Воспользовавшись ранее полученной формулой

запишем выражение полной механической мощности:

тогда

или

Р_э2=SР_эм,

т.е. мощность электрических потерь пропорциональна скольжению.

Мощность на валу двигателя P₂ меньше полной механической мощности Р₂’ на величину
механических Р_мех и добавочных Р_доб потерь:

Р₂=Р₂’-(Р_мех.+Р_доб.).

Таким образом:

Р₂=Р₁-SP,

где

SP=P_сl+Р_э1+Р_э2+Р_мех.+Р_доб.

Коэффициент полезного действия
есть отношение мощности на валу P₂ к потребляемой мощности P₁:

Области применения электродвигателей

Электродвигатели являются крупнейшими потребителями электроэнергии в мире, на них приходится около 45% от всей потребляемой электроэнергии .

• Электродвигатели используются повсеместно, основные области применения:
• промышленность: насосы, вентиляторы, компрессоры, конвейеры, движущая сила для других машин и др.
• строительство: насосы, вентиляторы, конвейеры, лифты, системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха и др.
• потребительские устройства: холодильники, кондиционеры, персональные компьютеры и ноутбуки (жесткие диски, вентиляторы), пылесосы, стиральные машинки, миксеры и др.

ЭД1	Функции	Области применения
Вращающиеся электродвигатели	Насосы	Системы водоснабжения и водоотведения
Системы перекачки охлажденной или нагретой воды, системы отопления, ОВК2, системы полива
Системы канализации
Перекачка нефтепродуктов
Вентиляторы	Приточно-вытяжная вентиляция, ОВК2, вентиляторы
Компрессоры	Системы вентиляции, холодильные и морозильные установки, ОВК2
Накопление и распределение сжатого воздуха, пневматические системы
Системы сжижения газа, системы перекачки природного газа
Вращение, смешивание, движение	Прокатный стан, станки: обработка металла, камня, пластика
Прессовое оборудование: обработка алюминия, пластиков
Обработка текстиля: ткачество, стирка, сушка
Смешивание, взбалтывание: еда, краски, пластики
Транспорт	Пассажирские лифты, эскалаторы, конвейеры
Грузовые лифты, подъемные краны, подъемники, конвейеры, лебедки
Транспортные средства: поезда, трамваи, троллейбусы, автомобили, электромобили, автобусы, мотоциклы, велосипеды, зубчатая железная дорога, канатная дорога
Угловые перемещения (шаговые двигатели, серводвигатели)	Вентили (открыть/закрыть)
Серво (установка положения)
Линейные электродвигатели	Открыть/закрыть	Вентили
Сортировка	Производство
Хватать и перемещать	Роботы

Примечание:

1. ЭД — электродвигатель
2. ОВК — системы отопления, вентиляции и кондиционирование воздуха

Что это такое

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя довольно прост. На обмотку статора подается питающее напряжение, которое создает магнитный поток, в каждой фазе он будет смещен на 120 градусов. При этом суммирующий магнитный поток будет вращающимся.

Обмотка ротора является замкнутым контуром, в ней наводится ЭДС и возникающий магнитный поток придает вращение ротору, в направлении движения магнитного потока статора. Вращающий электромагнитный момент пытается уравнять скорости вращения магнитных полей статора и ротора.

Величина определяющая разность скоростей вращения магнитных полей ротора и статора, называется скольжение. Так как ротор асинхронного двигателя всегда вращается медленнее, чем поле статора — оно обычно меньше единицы. Может измеряться в относительных единицах или процентах.

Высчитывается она по формуле:

где n₁— это частота вращения магнитного поля, n₂ – частота вращения магнитного поля ротора.

Скольжение, это важная характеристика, характеризующая нормальную работу асинхронного электродвигателя.

Мощность и вращающий момент электродвигателя

Данная глава посвящена вращающему моменту: что это такое, для чего он нужен и др. Мы также разберём типы нагрузок в зависимости от моделей насосов и соответствие между электродвигателем и нагрузкой насоса.

Вы когда-нибудь пробовали провернуть вал пустого насоса руками? Теперь представьте, что вы поворачиваете его, когда насос заполнен водой. Вы почувствуете, что в этом случае, чтобы создать вращающий момент, требуется гораздо большее усилие.

А теперь представьте, что вам надо крутить вал насоса несколько часов подряд. Вы бы устали быстрее, если бы насос был заполнен водой, и почувствовали бы, что потратили намного больше сил за тот же период времени, чем при выполнении тех же манипуляций с пустым насосом. Ваши наблюдения абсолютно верны: требуется большая мощность, которая является мерой работы (потраченной энергии) в единицу времени. Как правило, мощность стандартного электродвигателя выражается в кВт.

Вращающий момент (T) — это произведение силы на плечо силы. В Европе он измеряется в Ньютонах на метр (Нм).

Как видно из формулы, вращающий момент увеличивается, если возрастает сила или плечо силы — или и то и другое. Например, если мы приложим к валу силу в 10 Н, эквивалентную 1 кг, при длине рычага (плече силы) 1 м, в результате, вращающий момент будет 10 Нм. При увеличении силы до 20 Н или 2 кг, вращающий момент будет 20 Нм. Таким же образом, вращающий момент был бы 20 Нм, если бы рычаг увеличился до 2 м, а сила составляла 10 Н. Или при вращающем моменте в 10 Нм с плечом силы 0,5 м сила должна быть 20 Н.

Оцените статью:

Все о частотных преобразователях

    Частотные преобразователи — это устройства для плавного изменения частоты вращения синхронных и асинхронных двигателей посредством изменения частоты питающего тока.

    В современной технике благодаря простоте конструкции и обслуживания, небольшим габаритам, высокой надёжности, и низкой стоимости огромное распространение получили именно асинхронные электродвигатели.

    При работе различных устройств, в качестве привода которых применяются асинхронные электродвигатели, часто возникает необходимость в регулировании их скорости вращения.

    Исходя из формулы n = (1 — S)60f/p где n — скорость вращения ротора, S — скольжение, f- частота питающей сети, p — количество пар полюсов.

    Существует три способа регулирования скорости вращения асинхронного двигателя:

• — изменение скольжения. Этот способ используется в двигателях с фазным ротором. В цепь фазного ротора вводится регулировочный реостат. При использовании этого способа можно получить большой диапазон регулирования частоты вращения в сторону понижения. Однако этот способ имеет, и ряд недостатков, основным из которых является большие потери на регулировочном реостате (нагрев) т.е. снижение КПД. Как следствие этот способ применяют для кратковременного снижения частоты вращения.
• — изменение числа пар полюсов. Этот способ предполагает использование специальных двигателей (многоскоростных) имеющих более сложную обмотку статора, позволяющую изменять число пар полюсов, и короткозамкнутый ротор. Недостатком этого метода является ступенчатое регулирование (3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин – 1,2,3,4,5 обмотки с 1,2,3,4,5 парами полюсов соответственно), большая стоимость и громоздкость двигателя.
• — изменение частоты питающего тока (напряжения). На практике этот метод, в общем случае (самый простой), предполагает вместе с частотой изменять и действующее значение подведенного напряжения таким образом, что бы отношение U/f было постоянно. Это (изменение входного напряжения) делается для сохранения перегрузочной способности двигателя с изменением частоты сети.

    В приводах центробежных насосов и вентиляторов, которые являются типичными представителями переменной механической нагрузки (момент нагрузки возрастает с увеличением скорости вращения) используется функция напряжения к квадрату частоты U/f 2 = сonst.

    В более совершенных частотных регуляторах для управления скоростью вращения и электромагнитным моментом двигателя независимо, используется так называемое векторное управление. При этом виде управления необходимо управлять амплитудой и фазой статорного тока (т.е. вектором) в зависимости от положения ротора относительно обмотки статора в каждый момент времени.

    Применение частотных регуляторов. Зачем нужен частотный регулятор?
    Асинхронные двигатели имеют ряд недостатков (сложность регулирования скорости вращения, большие пусковые токи, относительно малый пусковой момент). Однако благодаря своей простоте, надежности и дешевизне получили огромное распространение в промышленности и быту. Применение же частотных регуляторов «устраняет» недостатки асинхронных двигателей и кроме этого позволяет избежать установки различного дополнительного оборудования, уменьшить потери в технологическом процессе, увеличить КПД самого двигателя, уменьшить износ, как самого двигателя, так и оборудования использующегося в данном технологическом процессе.

    Рассмотрим более детально применение частотных регуляторов на примере насосного оборудования. Потери в технологической системе зависят от нагрузки создаваемой потребителями (на неё мы влиять не можем) и гидравлическим сопротивлением элементов этой системы. Так поддержание давления у потребителей на постоянном уровне при изменяющейся нагрузке, возможно только при использовании дополнительного оборудования (различных регуляторов давления, мембранных баков, дроссельных задвижек). Использование этого оборудования создает дополнительное гидравлическое сопротивление и как следствие снижает КПД системы в целом. При использовании частотного регулятора двигатель сам регулирует давление в сети посредством изменения частоты вращения. Кроме того при снижении технологической нагрузки уменьшая частоту вращения насоса, КПД самого насоса тоже возрастает. Таким образом достигается как бы двойной эффект увеличивается КПД системы в целом, за счёт исключения из системы лишнего гидравлического сопротивления и увеличение КПД самого насоса как агрегата.

    Применение частотного регулятора также значительно снижает эксплуатационные затраты связанные с износом оборудования. Плавное регулирование вращения (и плавный пуск) практически полностью позволяют избежать как гидравлических ударов, так и скачков напряжения в электросети (особенно актуально в системах, где предусмотрен частый пуск/остановка насоса).

Особенности асинхронного электродвигателя

В современной электроэнергетике почти повсеместно пе­ременный ток вытесняет постоянный. Это объясняется многими преимуществами машин переменного тока в сравнении с ма­шинами постоянного тока. В частности, у машин переменного тока вес, габариты и стоимость меньше, а к. п. д. выше; они проще в обслуживании, долговечнее и надежнее машин посто­янного тока. Правда, электродвигатели переменного тока хуже поддаются регулировке, они развивают значительно меньшие пусковые моменты. Поэтому, если от электродвигателей требу­ются высокие регулировочные качества и повышенные пусковые моменты, применяют электродвигатели постоянного тока.

Привод механизмов портовых подъемно-транспортных машин чаще всего осуществляется асинхронными электродвига­телями трехфазного переменного тока, получившими наибольшее распространение в электроэнергетике. Зависимости от исполнения ротора, различают асин­хронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором (с контактными кольцами). Принципиальная схема включения этих электродвигателей приведена на рис. 40..

Из курса электротехники известно, что принцип действия асинхронных электродвигателей основан на использовании так называемого вращающегося магнитного поля. При подаче трехфазного тока в обмотке статора создается магнитное поле, вращающееся со скоростью

где f— частота тока в обмотке статора;

р — число пар полюсов обмотки статора.

Эта скорость называется синхронной. Магнитное поле статора, (пересекая обмотку ротора, наводит в ней э. д. с., ко­торая создает в цепи ротора ток. Последний, взаимодействуя с магнитным полем статора, образует вращающий момент, заставляющий ротор вращаться в ту же сторону, что и магнит­ное поле статора. При нормальной работе асинхронного электродвигателя его ротор вращается со скоростью п₂<

п₁. Если бы скорость вращения ротора была равна скорости, с которой вращается магнитное поле статора, то последнее относительно ротора было бы неподвижным. В этом случае э. д. с. и ток в обмотке ротора были бы равны нулю и никакого вращающего момента не возникло бы.

Величиной, характеризующей работу асинхронного электро­двигателя, является скольжение s:

где n₁—синхронная скорость;

n₂ — скорость вращения ротора.

Зная скольжение, нетрудно определить скорость вращения электродвигателя

При работе электродвигателя без нагрузки скорость его близка к синхронной, а скольжение очень мало.

Двигательный режим асинхронного электродвигателя имеет место при скольжениях, изменяющихся в пределах от 0 до 1, при этом число оборотов ротора изменяется от n₁ до 0. Номинальная величина скольжения асинхронного электродви­гателя составляет 0,03—0,1, причем первая цифра относится к более мощным, а вторая — к менее мощным электродвигателям (до 10—20 квт).

Очевидно, s = 0 в том случае, когда ротор вращается с син­хронной скоростью n₁. Можно считать, что на холостом ходу электродвигателя его ротор вращается с этой скоростью, если не учитывается трение.

Величина скольжения s =1, когда ротор электродвигателя не вращается при включенной обмотке статора. Этот режим называют режимом короткого замыкания электродвигателя (или режимом стоянки под током). Получить режим короткого замыкания можно, искусственно затормозив ротор или пере­грузив электродвигатель до полной остановки его. Пуск асин­хронного электродвигателя также начинается именно с этого режима.

Выражение (81) показывает, что скольжение может изме­няться гораздо в больших пределах, чем указано выше. Дей­ствительно, ротор электродвигателя под действием посторон­него источника механической энергии (например, под действи­ем опускающегося груза) может вращаться со скоростью больше синхронной. В этом случае скольжение будет отрицательным (

s<0). Отрицательное скольжение имеет место при работе асинхронного электродвигателя в генераторном режиме, когда, например, под действием опускающегося груза ротор вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора со скоростью n₂>n₁.

Можно также представить, что ротор электродвигателя под действием опускающегося груза вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля ста­тора. В этом случае s>1, так как в выражение (81) величи­ну

п₂ нужно подставить с отрицательным знаком. Такой ре­жим называется режимом противовключения.

Таким образом, теоретически скольжение асинхронного электродвигателя может изменяться в пределах от —? до + ?. Практически же скольжение асинхронного электродви­гателя при работе последнего в двигательном и тормозных режима« изменяется в пределах от —2 до +2.

Из курса электрических машин известно, что для асинхрон­ного электродвигателя может быть составлена схема замеще­ния, с помощью которой производится анализ работы электродвигателя и исследуются режимы его работы. На рис. 41 при­ведена упрощенная схема замещения асинхронного электро­двигателя, в которой приняты следующие обозначения:

U₁ — фазное напряжение обмотки статора, в;

I₁ — фазный ток обмотки статора, а;

I₀ — фазный ток холостого хода электродвигателя, а;

I₂ — приведенный фазный ток обмотки ротора, а;

r₁ и х₁ — активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки статора, ом;

r₂’ и х₂‘ — приведенные активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки ротора,

ом.

Для приведенных величин могут быть выведены следующие соотношения:

где т₁ и т₂ — число фаз обмоток статора и ротора;

к = U_1н / E_2н — коэффициент трансформации э. д. с. (U_1н — номи­нальное фазное напряжение обмотки статора; E_2н — фазная э. д. с. обмотки ротора при разом­кнутых контактных кольцах).

Мощность Р₁ забираемая электродвигателем из сети, опре­деляется напряжением сети U

1, током статора I₁ зависящим от нагрузки, и коэффициентом  мощности cos? т.е.

Мощность на валу электродвигателя зависит от его к. п. д.? и может быть вычислена по формуле

Если пренебречь механическими и вентиляционными поте­рями, которые незначительны, то можно считать, что механи­ческая мощность асинхронного электродвигателя (мощность на валу) равна, потерям мощности в сопротивлении схемы замещения, приведенной на рис. 41, т. е.

где т₂ = т₁ — приведенное число фаз обмотки ротора.

Между токами асинхронного электродвигателя, согласно схеме замещения, существует зависимость

Ток статора асинхронных электродвигателей I₁ очень велик даже при отсутствии нагрузки на валу. Это объясняется тем, что намагничивающий ток этих электродвигателей составляет 50—70% номинального тока статора.

Скольжение асинхронного двигателя

В процессе взаимодействия магнитного поля и тока в роторе асинхронного электродвигателя создается вращающий момент, который позволяет уровнять скорость статора, ротора и вращения электромагнитного поля. Величина скольжения электродвигателя характеризуется скоростью вращения ротора, статора и магнитного поля.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 311
Источник: https://www.rosdiler-electro.ru/skolzhenie-jelektrodvigatelja.html

Режим холостого хода

Холостой ход асинхронного двигателя подразумевает отсутствие на валу нагрузки в виде рабочего органа или редуктора. В режиме холостого хода скольжение составляет

.

В режиме холостого хода ротор вращается с частотой лишь немного меньшей синхронной частоты вращения и скольжение весьма мало отличается от нуля.

Следует заметить, что так же существует режим идеального холостого хода, при котором , что практически реализовать невозможно, даже если учесть отсутствие силы трения в подшипниках. Сам принцип работы асинхронного двигателя подразумевает отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора. При поле статора не пересекает обмотки ротора и не может индуцировать в нём ток, а значит не создаётся магнитное поле ротора

Блок: 2/6 | Кол-во символов: 755
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F

От чего зависит величина скольжения электродвигателя

• Как правило, скольжение относительно невелико при работе электродвигателя с номинальной нагрузкой. Например, при работе электромотора 1500 оборотов в минуту скольжение равно 2,7%.

• Асинхронные электродвигатели не могут достичь синхронной скорости даже, если отсоединить механизм. Проводники ротора никогда не будут пересекаться с магнитным полем, в них не будет ЭДС, соответственно не будет и тока. При этом асинхронный момент будет равен нулю.

• В момент пуска в обмотку ротора поступает ток, соответствующий частоте сети. По мере ускорения частота тока будет определена скольжением. При этом сопротивление ротора будет зависеть от частоты тока. Индуктивное сопротивление будет возрастать по мере увеличения частоты тока.

• Величины эквивалентного сопротивления изменяются в соответствии с законами физики. Если скольжение электродвигателя уменьшается, сопротивление соответственно увеличивается.

• При пусковом моменте до развития скольжения в пределах 0,15 сила сопротивления уменьшается незначительно. При дальнейшей работе наоборот – быстро уменьшается. Величина момента вращения определяется соответствующей величиной магнитного потока, поступающего тока и сдвигом между параметрами ЭДС, тока в роторе. Зависимость момента скольжения и напряжения с частотой устанавливается в ходе проведения исследования технических характеристик производителями электромоторов.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 1421
Источник: https://www.rosdiler-electro.ru/skolzhenie-jelektrodvigatelja.html

Генераторный режим

Если обмотку статора включить в сеть, а ротор посредством приводного двигателя вращать в направлении вращения магнитного поля с частотой , то направление движения ротора относительно поля статора изменится на обратное (по сравнению с двигательным режимом), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора изменит свое направление. Таким образом, в генераторном режиме скольжение может изменяться в диапазоне , то есть оно может принимать любые отрицательные значения.

Блок: 3/6 | Кол-во символов: 561
Источник: https://wiki2.org/ru/%D0%A1%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F

От чего зависит величина скольжения электродвигателя

• Как правило, скольжение относительно невелико при работе электродвигателя с номинальной нагрузкой. Например, при работе электромотора 1500 оборотов в минуту скольжение равно 2,7%.

• Асинхронные электродвигатели не могут достичь синхронной скорости даже, если отсоединить механизм. Проводники ротора никогда не будут пересекаться с магнитным полем, в них не будет ЭДС, соответственно не будет и тока. При этом асинхронный момент будет равен нулю.

• В момент пуска в обмотку ротора поступает ток, соответствующий частоте сети. По мере ускорения частота тока будет определена скольжением. При этом сопротивление ротора будет зависеть от частоты тока. Индуктивное сопротивление будет возрастать по мере увеличения частоты тока.

• Величины эквивалентного сопротивления изменяются в соответствии с законами физики. Если скольжение электродвигателя уменьшается, сопротивление соответственно увеличивается.

• При пусковом моменте до развития скольжения в пределах 0,15 сила сопротивления уменьшается незначительно. При дальнейшей работе наоборот – быстро уменьшается. Величина момента вращения определяется соответствующей величиной магнитного потока, поступающего тока и сдвигом между параметрами ЭДС, тока в роторе. Зависимость момента скольжения и напряжения с частотой устанавливается в ходе проведения исследования технических характеристик производителями электромоторов.

Блок: 3/5 | Кол-во символов: 1415
Источник: https://les74.ru/coefficient-of-motor-slip-the-great-encyclopedia-of-oil-and-gas.html

Определение величины скольжения электродвигателя

Предопределяющим моментом в прямой зависимости от скольжения является начальное значение того момента, когда электродвигатель остается еще в неподвижном состоянии. Максимальное значение скольжения называется критическим.

Конкретные расчеты производят специалисты завода-изготовителя, и они указаны в соответствующих технических характеристиках, прилагаемых к электродвигателю при покупке. При увеличении активного сопротивления только ротора увеличивается значение критического скольжения и уменьшается скорость вращения вала. Изменить данные параметры можно путем использования дополнительного сопротивления, которое вводится в цепь обмотки ротора.

Как известно, ротор асинхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и магнитное поле со скоростью, несколько меньшей скорости вращения поля, так как только при этом условии в обмотке ротора будут индуцироваться ЭДС и токи и на ротор будет действовать вращающий момент.

Обозначим скорость вращения поля (синхронная скорость) через а скорость вращения ротора через 2Тогда разность 3называемая скоростью скольжения, будет представлять собой скорость ротора относительно поля, а отношение скорости скольжения к синхронной скорости, выраженное в процентах, называют скольжением 4

Выразим скольжение s через угловые скорости вращения поля и ротора

Полученные выражения подставим в формулу скольжения (5.7)

Выясним влияние скольжения на мощность, развиваемую двигателем.

Пусть мощность, потребляемая двигателем, мощность, развиваемая ротором при его вращении. Тогда

длина окружности ротора, R — его радиус, и — силы, действующие на ротор (соответственно электромагнитная и механическая). Тогда

Взяв отношение получим:

но (обе силы электромагнитные и в установившемся режиме вращения действие равно противодействию), тогда

откуда окончательно имеем:

Из полученного соотношения следует, что мощность развиваемая ротором асинхронного двигателя, зависит от скольжения 5.

Если скольжение выражать в процентах, то от мощности потребляемой двигателем из сети, преобразуется в механическую мощность, а остальные мощности расходуются на покрытие потерь в двигателе, поэтому для получения высокого КПД двигателя скольжение необходимо делать возможно меньшим.

На практике у двигателей мощностью от 1 до 1000 кВА при номинальной нагрузке скольжение составляет 3-6%, а при больших мощностях — 1-3%. Так, при скоростях вращения магнитного поля 3000, 1500 и 1000 об/мин скорости вращения ротора обычно имеют соответственно значения 2800,1410 и 930 об/мин.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 2529
Источник: https://les74.ru/coefficient-of-motor-slip-the-great-encyclopedia-of-oil-and-gas.html

37. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Частота вращения асинхронного двигателя

n = n 1 (1 – s) = (60f 1 /p) (1-s) (85)

Из этого выражения видно, что ее можно регулировать, изменяя частоту f 1 питающего напряжения, число пар полюсов р и

Рис. 266. Схема переключения катушек обмотки статора (одной фазы) для изменения числа полюсов: а — при четырех полюсах; б — при двух полюсах

скольжение s. Последнее при заданных значениях момента на валу М вн и частоты f 1 можно изменять путем включения в цепь обмотки ротора реостата.

Регулирование путем изменения числа пар полюсов. Этот способ позволяет получить ступенчатое изменение частоты вращения. Для этой цели отдельные катушки 1, 2 и 3, 4, составляющие одну фазу (рис. 266), переключаются так, чтобы изменялось соответствующим образом направление тока в них (например, с последовательного согласного соединения на встречное). При согласном включении катушек (рис. 266, а) число полюсов равно четырем, при встречном включении (рис. 266, б) — двум. Катушки двух других фаз, сдвинутые в пространстве на 120°, соединяются таким же образом. Такое же уменьшение числа полюсов можно осуществить при переключении катушек с последовательного на параллельное соединение. При изменении числа полюсов изменяется частота вращения n 1 магнитного поля двигателя, а следовательно, и частота вращения n его ротора. Если нужно иметь три или четыре частоты вращения n 1 , то на статоре располагают еще одну обмотку, при переключении которой можно получить еще две частоты. Существуют двигатели, которые обеспечивают изменение частоты вращения n 1 при постоянном наибольшем моменте или при приблизительно постоянной мощности (рис. 267).

В асинхронном двигателе число полюсов ротора должно быть равно числу полюсов статора. В короткозамкнутом роторе это условие выполняется автоматически и при переключении обмотки статора никаких изменений в обмотке ротора выполнять не требуется.

Рис. 267. Механические характеристики двухскоростных асинхронных двигателей с постоянным наибольшим моментом (а) и постоянной мощностью (б)

Рис. 268. Механические характеристики асинхронного двигателя при регулировании частоты вращения путем включения реостата в цепь обмотки ротора

Рис. 269. Схемы подключения асинхронного двигателя к сети при изменении направления его вращения

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 2315
Источник: https://les74.ru/coefficient-of-motor-slip-the-great-encyclopedia-of-oil-and-gas.html

Кол-во блоков: 10 | Общее кол-во символов: 9307
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 755 (8%)
2. https://wiki2.org/ru/%D0%A1%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5_%D0%B0%D1%81%D0%B8%D0%BD%D1%85%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE_%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F: использовано 1 блоков из 6, кол-во символов 561 (6%)
3. https://les74.ru/coefficient-of-motor-slip-the-great-encyclopedia-of-oil-and-gas.html: использовано 3 блоков из 5, кол-во символов 6259 (67%)
4. https://www.rosdiler-electro.ru/skolzhenie-jelektrodvigatelja.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 1732 (19%)

Скольжение — асинхронный двигатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Скольжение — асинхронный двигатель

Cтраница 1

Скольжение асинхронных двигателей достигает при полной их нагрузке 1 — 6 % в зависимости от ти.  [1]

Определить скольжение асинхронного двигателя, если число пар полюсов р4, частота тока / 50 гц, а скорость вращения ротора яа720 об / мин.  [2]

Определить скольжение асинхронного двигателя, если число пар полюсов р4, частота тока / 50 гц, а скорость вращения ротора 2720 об / мин.  [3]

Определить скольжение асинхронного двигателя, ротор которого вращается с частотой 2800 об / мин, если синхронная частота вращения 3000 об / мин.  [4]

Определить скольжение асинхронного двигателя АОЛБ-011-4, ротор которого вращается с частотой л 1370 об / мин.  [5]

Определить скольжение асинхронного двигателя АОЛБ-011-4, ротор которого вращается с частотой п2 1370 об / мин.  [6]

Энергия скольжения асинхронного двигателя преобразуется выпрямителем и инвертором и возвращается в сеть. Скорость асинхронного двигателя регулируют путем изменения угла опережения зажигания инвертора системой сеточного управления.  [8]

Рост скольжения асинхронных двигателей тем больше, чем они электрически ближе к месту короткого замыкания. Он зависит также от характеристики машины-орудия. Машины с постоянным моментом на валу в этом отношении отличаются от насосов и вентиляторов, моменты которых зависят от скорости вращения. Скольжение двигателей с насосным или вентиляторным приводом возрастает гораздо слабее, чем у двигателей с постоянным тормозящим моментом на валу.  [9]

Чему равно скольжение асинхронного двигателя: а) в режиме короткого замыкания; б) в первый момейт после подключения обмотки статора к сети.  [10]

Что такое скольжение асинхронного двигателя и в каких пределах оно изменяется в двигательном, тормозном и генераторном режимах. Как зависит момент асинхронного двигателя от напряжения сети.  [11]

Определить величину скольжения асинхронного двигателя, ротор которого вращается со скоростью 2800 об / мин, если синхронная скорость вращения 3000 об / мин.  [12]

Что называют скольжением асинхронного двигателя.  [13]

Для управления скольжением асинхронных двигателей в приводах с маховиком применяется трехфазное токовое реле типа РЭ-190 ( рис. XII-13), включаемое в три фазы ротора.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Асинхронные электродвигатели с повышенным скольжением

Что такое скольжение асинхронного двигателя?

Скольжение —это важная характеристика асинхронного электродвигателя, которая определяется как относительная разность скоростей вращения ротора и изменения переменного магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока. Измеряется в относительных единицах и в процентах.

Асинхронные трехфазные двигатели с повышенным скольжением

Двигатели специального назначения с повышенным скольжением строятся на базе унифицированных общепромышленных двигателей, а в маркировку добавляется буква «С» после названия серии (АИРС, АС, 5АС, АДМС, 4АС.). Габаритно-присоединительные размеры двигателей с повышенным скольжением соответствуют аналогичным размерам общепромышленных. Скольжение при номинальной нагрузке у этих электродвигателей выше, чем у базовых, а критическое скольжение составляет около 40%.

Повышенное скольжение достигается двумя способами: занижением индукции путём увеличения витков в обмотке статора или (чаще всего) применением роторной обмотки, усиленной специальным сплавом, имеющим повышенное сопротивление. Если объяснять очень упрощенно, то чем больше сопротивление обмотки ротора, тем ток в роторе меньше и магнитное поле, создаваемое током в этой обмотке, тоже становится меньше. Это и обуславливает повышенное скольжение, магнитное поле статора как бы слабее «цепляет» ротор с ослабленным магнитным полем.

Применение двигателей с повышенным скольжением

Главным достоинством агрегатов повышенного скольжения является возможность работать с большими нагрузками, с неравномерной пульсирующей (ударной) нагрузкой, а также в повторно-кратковременном режиме с частыми пусками и остановками (режимы S2, S3, S4, S6). В таких условиях обычных стандартный двигатель может перегореть, т.к. он предназначен для работы с редкими остановками и пусками. В остальном подобные электродвигатели имеют практически полное сходство со стандартными моделями общепромышленных двигателей.

Электродвигатели с повышенным скольжением используются для привода механизмов с пульсирующей нагрузкой (например, поршневые компрессоры малой мощности) и с ударной нагрузкой (молоты, прессовое оборудование), а также для привода подъемно-транспортных машин. 

 

Что такое «скольжение» в асинхронном двигателе переменного тока?

AutoQuiz редактирует Джоэл Дон, менеджер сообщества ISA по социальным сетям.

Этот вопрос викторины по автоматизации исходит из программы сертификации ISA Certified Automation Professional (CAP). Сертификация ISA CAP обеспечивает непредвзятую, стороннюю, объективную оценку и подтверждение навыков профессионала в области автоматизации. Экзамен CAP ориентирован на направление, определение, проектирование, разработку / применение, развертывание, документацию и поддержку систем, программного обеспечения и оборудования, используемых в системах управления, производственных информационных системах, системной интеграции и операционном консалтинге.Щелкните эту ссылку для получения дополнительной информации о программе CAP.

«Скольжение» в асинхронном двигателе переменного тока определяется как:

a) синхронная скорость минус скорость холостого хода
b) разница между скоростью поля статора и скоростью ротора
c) номинальная скорость плюс синхронная скорость
d) скорость, при которой двигатель развивает крутящий момент
e) ничего из вышеперечисленного

Скольжение обычно выражается в процентах и ​​варьируется в зависимости от двигателя от номинальных 0,5 процента для очень больших двигателей до примерно 5 процентов для небольших специализированных двигателей.Если n _s — электрическая скорость статора, а n _r — механическая скорость ротора, скольжение S определяется следующим образом:

S = (n _с — n _r ) / n _с

Вращение двигателя в асинхронном двигателе переменного тока развивается под действием движущегося магнитного поля. Когда скорость ротора падает ниже скорости статора или синхронной скорости, скорость вращения магнитного поля в роторе увеличивается, вызывая больший ток в обмотках ротора и создавая больший крутящий момент.

Для создания крутящего момента требуется скольжение. Под нагрузкой скорость ротора падает, а скольжение увеличивается настолько, чтобы создать достаточный дополнительный крутящий момент для поворота нагрузки. Очень эффективный способ контролировать скольжение — использовать частотно-регулируемый привод

.

Правильный ответ — B , «разница между скоростью поля статора и скоростью ротора».

Ссылка : Николас Сэндс, P.E., CAP и Ян Верхаппен, P.Eng., CAP. , Справочник по автоматизации.Чтобы прочитать краткие вопросы и ответы с авторами, а также бесплатно загрузить 116-страничный отрывок из книги, щелкните по этой ссылке.

О редакторе
Джоэл Дон — менеджер сообщества ISA и независимый консультант по контент-маркетингу, социальным сетям и связям с общественностью. До своей работы в области маркетинга и PR Джоэл работал редактором региональных газет и национальных журналов по всей территории США. Он получил степень магистра в школе Медилл Северо-Западного университета со специализацией в области науки, техники и биомедицинских маркетинговых коммуникаций, а также степень бакалавра. ученой степени Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Связаться с Джоэлем

Скольжение в электрических асинхронных двигателях

Асинхронный двигатель переменного тока состоит из статора и ротора, и взаимодействие токов, протекающих в стержнях ротора, и вращающегося магнитного поля в статоре создает крутящий момент, который поворачивает двигатель мотор. При нормальной работе с нагрузкой скорость ротора всегда отстает от скорости магнитного поля, позволяя стержням ротора разрезать магнитные силовые линии и создавать полезный крутящий момент.

Разница между синхронной скоростью магнитного поля электродвигателя и скоростью вращения вала составляет скольжение — измеряется в оборотах в минуту или частоте.

Скольжение увеличивается с увеличением нагрузки, обеспечивая больший крутящий момент.

Обычно скольжение выражается как отношение скорости вращения вала к скорости синхронного магнитного поля.

с = (n _с — n _a ) 100% / n _с (1)

где

с = скольжение

n _с = синхронная скорость магнитного поля (об / мин, об / мин)

n _a = скорость вращения вала (об / мин, об / мин)

Когда ротор не вращается, скольжение 100% .

Проскальзывание при полной нагрузке варьируется от менее 1% в двигателях с высокой мощностью до более 5–6% в двигателях с малой мощностью.

Размер двигателя (л.с.)	0,5	5	15	50	250
Типичное скольжение 6 901 9070 2,5	1,7	0,8

Число полюсов, частоты и скорость синхронного асинхронного двигателя

No.магнитных полюсов	Частота (Гц)
	50	60
2	3000	3600
1500						1000	1200
8	750	900
10	600	720
12	500	60014470 901	60014470
20	300	360

Скольжение и напряжение

Когда двигатель начинает вращаться, скольжение составляет 100% , а ток двигателя максимальный.Скольжение и ток двигателя уменьшаются, когда ротор начинает вращаться.

Частота скольжения

Частота уменьшается при уменьшении скольжения.

скольжение и индуктивное сопротивление

индуктивное реактивное сопротивление зависит от частоты и скольжения. Когда ротор не вращается, частота скольжения максимальна, как и индуктивное сопротивление.

Двигатель имеет сопротивление и индуктивность, и когда ротор вращается, индуктивное реактивное сопротивление низкое, а коэффициент мощности приближается к и .

Скольжение и импеданс ротора

Индуктивное реактивное сопротивление будет изменяться с проскальзыванием, поскольку полное сопротивление ротора является суммой фаз постоянного сопротивления и переменного индуктивного реактивного сопротивления.

Когда двигатель начинает вращаться, индуктивное реактивное сопротивление высокое, а полное сопротивление в основном индуктивное. Ротор имеет низкий коэффициент мощности. Когда скорость увеличивается, индуктивное реактивное сопротивление уменьшается до уровня сопротивления.

Классификация асинхронных двигателей

Электрические асинхронные двигатели предназначены для различных применений в отношении таких характеристик, как момент срабатывания, тяговый момент, скольжение и т. Д. — проверьте классификацию электрических асинхронных двигателей NEMA A, B, C и D.

Что такое проскальзывание в асинхронном двигателе?

Проскальзывание асинхронного двигателя — это относительная скорость вращения магнитного потока и ротора, выраженная в единицах синхронной скорости. Это безразмерная величина. Значение скольжения асинхронного двигателя никогда не может быть нулевым.

Если N _s и N _r являются синхронной скоростью вращающегося магнитного потока и скоростью ротора соответственно, то относительная скорость между ними равна (Ns — Nr). Следовательно, скольжение определяется как

.

Скольжение (с) = (Ns — Nr) / Ns

Как мы знаем, скорость ротора не может быть равна синхронной скорости i.е. Nr

Когда трехфазный источник питания подключен к трехфазной обмотке статора асинхронного двигателя, в воздушном зазоре создается вращающееся магнитное поле. Скорость этого вращающегося магнитного поля называется синхронной скоростью. Синхронная скорость определяется количеством полюсов (P) и частотой (f) источника питания. Синхронная скорость равна N = 2f / P rps (оборот в секунду).

Это вращающееся магнитное поле разрезает неподвижные проводники ротора и генерирует ЭДС.Поскольку цепь ротора замкнута накоротко, эта генерируемая ЭДС вызывает ток ротора. Взаимодействие этого тока ротора с вращающимся магнитным потоком создает крутящий момент, и, следовательно, ротор начинает вращаться в направлении вращающегося магнитного поля согласно закону Ленца. Следовательно, между ними устанавливается относительная скорость, равная (N _s — N _r ), что приводит к скольжению в асинхронном двигателе.

Почему скольжение в асинхронном двигателе никогда не бывает нулевым?

Нулевое скольжение означает, что скорость ротора равна синхронной скорости.Если ротор вращается с синхронной скоростью в направлении вращающегося магнитного поля, то не будет эффекта отсечения магнитного потока, не будет ЭДС в проводниках ротора, не будет тока в проводнике стержня ротора и, следовательно, не будет развития электромагнитного момента. Таким образом, ротор трехфазного асинхронного двигателя никогда не может достичь синхронной скорости. Следовательно, в асинхронном двигателе скольжение никогда не бывает нулевым.

Различные значения скольжения и значимости:

Значение проскальзывания в индукционной машине указано в таблице ниже.Поведение асинхронной машины в значительной степени зависит от величины скольжения.

Значение пробуксовки	Значение
с = 0 (нулевое скольжение)	Нулевое скольжение означает, что скорость ротора равна синхронно вращающемуся магнитному потоку. При этом условии не будет относительного движения между катушками ротора и вращающимся магнитным потоком. Следовательно, катушки ротора не будут резать флюс.Следовательно, в обмотках ротора не будет генерироваться ЭДС для создания тока ротора. Это означает, что электромагнитный крутящий момент создаваться не будет. Асинхронный двигатель работать не будет. Поэтому для асинхронного двигателя очень важно иметь положительное значение скольжения. Это причина; скольжение никогда не бывает нулевым в асинхронном двигателе.
с = 1 (скольжение равно 1)	Slip = 1, означает, что ротор неподвижен.
s = отрицательное скольжение (отрицательное скольжение)	Отрицательное значение скольжения в асинхронном двигателе может быть достигнуто, когда скорость ротора больше, чем синхронно вращающийся магнитный поток.Это возможно только тогда, когда ротор вращается в направлении вращающегося магнитного потока каким-либо первичным двигателем. В этом состоянии машина работает как индукционный генератор. Подробнее см. Характеристики проскальзывания при крутящем моменте.
с> 1 (скольжение больше 1)	Скольжение больше 1 означает, что ротор вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного потока. Это означает, что если магнитный поток вращается по часовой стрелке, то ротор вращается против часовой стрелки или наоборот.Следовательно, относительная скорость между ними будет (N s + N r ). При засорении или торможении асинхронного двигателя достигается проскальзывание более 1, чтобы быстро привести ротор в состояние покоя.

Что такое «скорость скольжения в асинхронном двигателе»? — его важность

Определение: Скольжение в асинхронном двигателе — это разница между скоростью основного потока и скоростью их ротора. Символ S обозначает скольжение. Выражается в процентах от синхронной скорости.Математически это записывается как

Величина скольжения при полной нагрузке варьируется от 6% до для маленького двигателя и 2% для большого двигателя.

Асинхронный двигатель никогда не работает с синхронной скоростью. Скорость ротора всегда меньше синхронной скорости. Если скорость ротора равна синхронной скорости, относительного движения между неподвижными проводниками ротора и основным полем не происходит.

Тогда в роторе не возникает ЭДС, и на проводниках ротора возникает нулевой ток.Электромагнитный момент также не индуцируется. Таким образом, скорость ротора всегда немного меньше синхронной скорости. Скорость, с которой работает асинхронный двигатель, известна как скорость скольжения .

Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется скоростью скольжения. Другими словами, скорость скольжения показывает относительную скорость ротора относительно скорости поля.

Скорость ротора немного меньше синхронной скорости.Таким образом, скорость скольжения выражает скорость ротора относительно поля.

• Если N _с — синхронная скорость в оборотах в минуту.
• N _r — фактическая частота вращения ротора в оборотах в минуту.

Скорость скольжения асинхронного двигателя определяется как,

.

Дробная часть синхронной скорости называется Per Unit Slip или Fractional Slip . Промежуточный промах называется Slip .Обозначается буквой s.

Следовательно, скорость ротора определяется уравнением, показанным ниже:

Альтернативно, если

• n _с — синхронная скорость в оборотах в секунду
• n _r — фактическая частота вращения ротора в оборотах в секунду.

Затем,

Процентное скольжение оборотов в секунду показано, как показано ниже.

Скольжение асинхронного двигателя варьируется от 5 процентов для малых двигателей до 2 процентов для больших двигателей.

Важность скольжения

Скольжение играет важную роль в асинхронном двигателе. Как мы знаем, скорость скольжения — это разница между синхронной скоростью и скоростью ротора асинхронного двигателя. ЭДС возникает в роторе из-за относительного движения или, можно сказать, скорости скольжения двигателя. Итак,

Ток ротора прямо пропорционален наведенной ЭДС.

Крутящий момент прямо пропорционален току ротора.

Следовательно, крутящий момент прямо пропорционален скольжению.

Приведенное выше уравнение показывает, что крутящий момент, создаваемый на роторе, прямо пропорционален скольжению асинхронного двигателя. Большое значение скольжения вызывает в роторе ЭДС. Эта ЭДС создает большой крутящий момент на проводниках ротора.

Значение скольжения регулируется с учетом нагрузки на двигатель. Для полной нагрузки требуется высокое значение крутящего момента. Этого можно достичь, увеличив скольжение и уменьшив скорость ротора. Скольжение двигателя поддерживается на низком уровне, когда асинхронный двигатель работает без нагрузки.Небольшое скольжение создает небольшой крутящий момент на двигателе.

Величина скольжения асинхронного двигателя регулируется в соответствии с требованием крутящего момента при нормальных рабочих условиях.

Асинхронный двигатель с проскальзыванием

— ваше руководство по электрике

Привет, друзья, в этой статье я описываю важность скольжения асинхронного двигателя и надеюсь, что вы найдете это информативным и полезным.

В асинхронном двигателе ротор всегда вращается со скоростью меньше синхронной. Разница между скоростью вращения ротора (N) и скоростью вращающегося магнитного потока (N _с ) называется скольжением. Проскальзывание асинхронного двигателя обычно выражается в процентах от синхронной скорости (N _с ) и обозначается символом с .

Математически, процентное скольжение,% s = [(N _с — N) / N _с ] x 100

или Частичное скольжение, s = (N _с — N) / N _с

Разница между синхронной скоростью и скоростью ротора называется скоростью
i скольжения.е. Скорость скольжения = N _с — N

Значение скольжения в асинхронном двигателе при полной нагрузке варьируется от примерно 6% для малых двигателей до примерно 2% для больших двигателей.

Скольжение асинхронного двигателя играет важную роль в работе асинхронного двигателя. Крутящий момент, создаваемый асинхронным двигателем, прямо пропорционален скольжению асинхронного двигателя. На холостом ходу асинхронный двигатель требует небольшого крутящего момента для удовлетворения фрикционных, металлических и других потерь, поэтому скольжение невелико.

Когда двигатель нагружен, для движения нагрузки требуется больший крутящий момент, поэтому скольжение увеличивается, а скорость ротора немного уменьшается. Таким образом, скольжение асинхронного двигателя регулируется до такого значения, чтобы соответствовать требуемому крутящему моменту.

В состоянии покоя N = 0, следовательно, s = 1, тогда как при N = N _с , s = 0 (мнимое состояние).

Индуцированная ЭДС в роторе

E _2r = sE ₂

Где E ₂ = наведенная ЭДС на фазу в состоянии покоя.
E _2r = ЭДС, индуцированная ротором на каждую фазу в рабочем состоянии.

В состоянии покоя s = 1, следовательно, E _2r = E ₂ , тогда как при N = N _с , s = 0, E _2r = 0.

Таким образом, ЭДС, индуцированная ротором, колеблется от 0 до E ₂ для частот вращения ротора от N = N _с до N = 0.

Частота наведенной ЭДС в роторе

Выражение для частоты наведенной ЭДС в роторе:

f _r = sf ₁

i.е. частота ЭДС ротора = частичное скольжение x частота питания

В состоянии покоя скольжение асинхронного двигателя s равно 1, следовательно, частота наведенной ЭДС в роторе асинхронного двигателя такая же, как и частота питания, и уменьшается с увеличением скорости (из-за к уменьшению скольжения).

Сопротивление ротора

Частота ЭДС ротора не влияет на его сопротивление. Следовательно, сопротивление ротора остается постоянным независимо от скорости асинхронного двигателя.

Реактивное сопротивление ротора

Пусть X ₂ будет реактивным сопротивлением ротора на фазу в состоянии покоя . Частота ротора в состоянии покоя f _r = f ₁ .

Следовательно, X ₂ = 2πf ₁ L ₂ Ом / фаза

В рабочем состоянии частота напряжения ротора f _r = sf ₁ . Следовательно, реактивное сопротивление ротора в рабочем состоянии X _2r определяется как,

X _2r = 2πf _r L ₂ = 2πsf ₁ L ₂ = s (2πf ₁ L ₂ ) = sX ₂

X _2r = sX ₂ .

В состоянии покоя скольжение асинхронного двигателя s равно 1, следовательно, реактивное сопротивление ротора асинхронного двигателя такое же, как реактивное сопротивление ротора в состоянии покоя, и уменьшается с увеличением скорости (из-за уменьшения скольжения).

Импеданс ротора

Полное сопротивление ротора на фазу в состоянии покоя определяется как,

Z ₂ = (R ₂ ² + X ₂ ² ) ^1/2 Ом / фаза

Полное сопротивление ротора на фаза в рабочем состоянии определяется как,

Z _2r = (R ₂ ² + sX ₂ ² ) ^1/2 Ом / фаза

Где R ₂ = сопротивление ротора на фазу
X ₂ = Реактивное сопротивление обмотки ротора на фазу в состоянии покоя.

Коэффициент мощности ротора

В состоянии покоя коэффициент мощности ротора определяется как:

cos φ _r = R ₂ / Z ₂ = R ₂ / (R ₂ ² + X ₂ ² ) ^1/2

В рабочем состоянии коэффициент мощности ротора определяется как:

cos φ _2r = R ₂ / Z _2r = R ₂ / [R ₂ ² + (sX ₂ ) ² ] ^1/2

Спасибо, что прочитали около значение скольжения в асинхронном двигателе .

Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

© http://www.yourelectricalguide.com/ Значение скольжения в асинхронном двигателе.

Скольжение асинхронных двигателей переменного тока и как его минимизировать

Автор: Маури Пелтола, ABB Oy, Приводы

Асинхронный двигатель переменного тока часто называют рабочей лошадкой в ​​отрасли. Это потому, что он предлагает пользователям простую, прочную конструкцию, легкое обслуживание и экономичную цену.Эти факторы способствовали стандартизации и развитию производственной инфраструктуры, что привело к созданию обширной базы установленных двигателей; более 90 процентов всех двигателей, используемых в промышленности во всем мире, являются асинхронными двигателями переменного тока.

Несмотря на такую ​​популярность, асинхронный двигатель переменного тока имеет два основных ограничения:

1. стандартный двигатель не является машиной с постоянной скоростью; и
   ,
,
2. по своей природе не может обеспечивать работу с регулируемой скоростью.

Оба эти ограничения требуют рассмотрения, поскольку требования к качеству и точности двигателей / приводов продолжают расти.

В этой статье объясняется причина первого ограничения — промаха — и способы его минимизировать. Кроме того, подробно описаны лучшие методы управления скоростью двигателя с помощью доступной сейчас силовой электроники, включая технологию, минимизирующую негативные эффекты скольжения.

Скольжение двигателя необходимо для создания крутящего момента
Асинхронный двигатель переменного тока состоит из двух основных узлов — статора и ротора.Конструкция статора состоит из стальных пластин, имеющих форму полюсов. На эти полюса намотаны катушки из медной проволоки. Эти первичные обмотки подключены к источнику напряжения для создания вращающегося магнитного поля. Трехфазные двигатели с разнесением обмоток на 120 электрических градусов являются стандартными для промышленного, коммерческого и бытового использования.

Ротор — это еще один узел, сделанный из пластин поверх стального сердечника вала. В радиальных пазах по периферии пластин размещаются стержни ротора — литые алюминиевые или медные проводники, закороченные на концах и расположенные параллельно валу.Расположение стержней ротора похоже на беличью клетку; отсюда и широко известный термин асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Название «асинхронный двигатель» происходит от переменного тока, «индуцируемого» в роторе вращающимся магнитным потоком, создаваемым в статоре.

Крутящий момент двигателя создается за счет взаимодействия токов, протекающих в стержнях ротора, и вращающегося магнитного поля статоров. В реальной работе скорость ротора всегда отстает от скорости магнитного поля, что позволяет стержням ротора разрезать магнитные силовые линии и создавать полезный крутящий момент.Эта разница скоростей называется скоростью скольжения. Скольжение также увеличивается с нагрузкой, что необходимо для создания крутящего момента.

Рис. 1. Асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором, открытый, чтобы показать конструкцию статора и ротора, вал с подшипниками и охлаждающий вентилятор.

Скольжение зависит от параметров двигателя
Согласно формальному определению скольжение (я) асинхронного двигателя составляет:

Для малых значений скольжения двигателя скольжение (я) пропорционально сопротивлению ротора, частоте напряжения статора и крутящему моменту нагрузки — и обратно пропорционально второй мощности напряжения питания.Традиционный способ управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором состоит в увеличении скольжения путем добавления сопротивления в цепь ротора. Скольжение двигателей малой мощности выше, чем у двигателей большой мощности, из-за более высокого сопротивления обмотки ротора в двигателях меньшей мощности.

Как видно из таблицы 1, меньшие двигатели и низкоскоростные двигатели обычно имеют более высокое относительное скольжение. Однако также доступны большие двигатели с высоким скольжением и малые двигатели с низким скольжением.

Вы можете видеть, что скольжение при полной нагрузке варьируется от менее одного процента (в двигателях с высокой мощностью) до более пяти процентов (в двигателях с дробной мощностью).Эти изменения могут вызвать проблемы с распределением нагрузки при механическом соединении двигателей разных размеров. При низкой нагрузке распределение примерно правильное, но при полной нагрузке двигатель с меньшим скольжением принимает на себя большую долю нагрузки, чем двигатель с более высоким скольжением.

Таблица 1. Скольжение некоторых двигателей NEMA из алюминия и чугуна с синхронной скоростью в диапазоне от 3600 до 900 об / мин.

Как показано на рисунке 2, скорость ротора уменьшается пропорционально крутящему моменту нагрузки.Это означает, что скольжение ротора увеличивается в той же пропорции.

Рисунок 2. Кривая скорости асинхронного двигателя. Скольжение — это разница в скорости ротора относительно синхронной скорости. CD = AD — BD = AB.

Относительно высокий импеданс ротора требуется для хороших пусковых характеристик по сети (при полном напряжении) (что означает высокий крутящий момент по сравнению с низким током), а низкий импеданс ротора необходим для низкого скольжения при полной нагрузке и высокой эффективности работы.Кривые на рисунке 3 показывают, как более высокое полное сопротивление ротора в двигателе B снижает пусковой ток и увеличивает пусковой крутящий момент, но вызывает более высокое скольжение, чем в стандартном двигателе A.

Рис. 3. Кривые крутящий момент / скорость и ток / скорость для стандартного двигателя A (сплошные линии) и двигателя с высоким крутящим моментом B (пунктирные линии).

Методы уменьшения скольжения — выбор двигателя, завышение размеров
Использование синхронных двигателей, реактивных двигателей или двигателей с постоянными магнитами может решить проблему скольжения, поскольку в этих трех типах двигателей нет измеряемого скольжения.Синхронные двигатели используются для приложений очень большой и очень малой мощности, но в меньшей степени в диапазоне средних лошадиных сил, где находятся многие типичные промышленные применения. Также используются реактивные двигатели, но их отношение мощности к массе не очень хорошее, и, следовательно, они менее конкурентоспособны, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.

Потенциальный рынок роста — двигатели с постоянными магнитами (PM), используемые с электронными регулируемыми приводами (ASD). Основные преимущества: точное управление скоростью без пробуксовки; высокий КПД при низких потерях в роторе; и гибкость выбора очень низкой базовой скорости (устранение необходимости в коробках передач).Использование двигателей с постоянными магнитами по-прежнему ограничено некоторыми специальными приложениями, в основном из-за высокой стоимости и отсутствия стандартизации.

Выбор асинхронного двигателя переменного тока увеличенного размера — второй способ уменьшить скольжение. Почему? — более крупные двигатели обычно имеют меньшее скольжение, а скольжение уменьшается при частичной (а не полной) нагрузке двигателя.

Пример: см. Таблицу 1. Требуемая мощность составляет 10 л.с. при 1800 об / мин и требуется точность скорости 1,5%.Мы знаем, что у двигателя мощностью 10 л.с. скольжение составляет 4,4 процента. Можем ли мы достичь точности в 1,5 процента с двигателем мощностью 15 л.с.? Ответ: скольжение двигателя мощностью 15 л.с. при полной нагрузке составляет 2,2 процента, но нагрузка составляет всего 10/15 = 0,67. Проскальзывание составит 67 процентов от 2,2 и составит 1,47 процента, что соответствует установленным требованиям. Недостатки завышенного размера: более крупные двигатели потребляют больше энергии, увеличивая инвестиционные и эксплуатационные расходы.

Привод переменного тока с регулируемой скоростью часто является лучшим решением
Неотъемлемые ограничения асинхронного двигателя переменного тока, упомянутые в начале этой статьи — отсутствие постоянной скорости и отсутствие контроля скорости — могут быть устранены с помощью регулируемого регулирования скорости (ASD).Наиболее распространенные сегодня приводы переменного тока основаны на широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Постоянное сетевое напряжение переменного тока с 60 или 50 циклами в секунду от питающей сети выпрямляется, фильтруется, а затем преобразуется в переменное напряжение и переменную частоту. Когда этот выход преобразователя частоты подключен к двигателю переменного тока, можно регулировать скорость двигателя.

Рисунок 4. Простая система управления с приводом переменного тока: регулировка скорости насоса позволяет контролировать уровень воды в водонапорной башне.

При использовании привода переменного тока для регулировки скорости двигателя во многих случаях проскальзывание двигателя больше не является проблемой. Скорость двигателя не является основным параметром управления; скорее, это может быть уровень жидкости (как на рис. 4), давление воздуха, температура газа или что-то еще. По-прежнему существует множество применений приводов, где требуется высокая точность статической скорости и / или точность динамической скорости. К таким приложениям относятся печатные машины, экструдеры, бумагоделательные машины, краны, лифты и т. Д.

Также существует множество машин и конвейеров, где необходимо синхронизировать управление скоростью между секциями, приводимыми в движение отдельными двигателями. Вместо завышения размеров двигателей для устранения ошибки скорости, вызванной скольжением, может быть лучше использовать ряды секционных приводов с отдельными инверторами для каждого отдельного двигателя. Инверторы подключаются к шине постоянного напряжения, питаемой от общего выпрямителя. Это очень энергоэффективное решение, поскольку приводные части механизма могут использовать энергию торможения от замедляющих частей (регенерация).

В приводы переменного тока можно добавить компенсацию скольжения, чтобы уменьшить влияние скольжения двигателя. К регулятору скорости добавляется сигнал крутящего момента нагрузки, чтобы увеличить выходную частоту пропорционально нагрузке. Компенсация скольжения не может составлять 100% от скольжения из-за колебаний температуры ротора, которые могут вызвать чрезмерную компенсацию и нестабильное управление. Но компенсация может достигать точности до 80 процентов, что означает, что скольжение может быть уменьшено с 2,4 до примерно 0,5 процента.

Рисунок 5.Эффект компенсации скольжения.

Векторное и прямое управление крутящим моментом Улучшение управления скоростью
Новейшими высокопроизводительными технологиями в области приводов с регулируемой скоростью являются векторное управление и прямое управление крутящим моментом, DTC ™. Оба они используют какую-то модель двигателя и подходящие алгоритмы управления для управления крутящим моментом и магнитным потоком двигателя вместо параметров напряжения и частоты, используемых в приводах с ШИМ. Разница между традиционным векторным управлением и DTC заключается в том, что DTC не имеет фиксированной схемы переключения для каждого цикла напряжения.Технология DTC, разработанная компанией ABB, вместо этого переключает инвертор в соответствии с потребностями нагрузки, рассчитанными / регулируемыми 40 000 раз в секунду. Это делает диагностический код неисправности особенно быстрым при мгновенных изменениях нагрузки и сводит к минимуму необходимость / эффект резких изменений скорости после того, как нагрузка / процесс находятся в работе.

Что такое DTC, прямое управление крутящим моментом?
DTC — это оптимизированный принцип управления приводами переменного тока, в котором переключение инвертора напрямую управляет переменным магнитным потоком и крутящим моментом двигателя / нагрузки.

Рисунок 6. Блок-схема прямого управления крутящим моментом, DTC.

Измеряемые входные значения для контроля кода неисправности: ток двигателя, промежуточный ток и напряжение. Напряжение определяется по напряжению шины постоянного тока и положениям переключателя инвертора. Сигналы напряжения и тока являются входными данными для точной модели двигателя, которая выдает точное фактическое значение магнитного потока и крутящего момента статора каждые 25 микросекунд.

Двухуровневые компараторы крутящего момента двигателя и магнитного потока сравнивают фактические значения с эталонными значениями, создаваемыми контроллерами задания крутящего момента и магнитного потока.Выходы этих двухуровневых контроллеров обновляются каждые 25 микросекунд и показывают, нужно ли изменять крутящий момент или магнитный поток.

В зависимости от выходов двухуровневых контроллеров логика переключения напрямую определяет оптимальные положения переключателей инвертора. Это означает, что каждый импульс напряжения определяется отдельно на «атомарном уровне». Положения переключателя инвертора снова определяют напряжение и ток двигателя, которые, в свою очередь, влияют на крутящий момент и магнитный поток двигателя (поскольку этот контур управления замкнут, необходимость в энкодерах устраняется в большинстве приложений).

Рисунок 7. Сравнение между модуляцией ШИМ и управлением приводом DTC во время воздействия нагрузки: от A до B с управлением PWM и от A до C с управлением DTC.

Причина, по которой управление DTC реагирует быстрее, чем управление PWM, показана на рис. 7. Двигатель работает с низкой нагрузкой в ​​точке A, и нагрузка постепенно увеличивается до высокой. Более высокий крутящий момент с ШИМ-управлением достигается за счет снижения скорости от A до B. Это довольно медленная процедура.Более высокий крутящий момент при управлении DTC достигается за счет прямого увеличения крутящего момента от A до C, и эта процедура примерно в десять раз (10 раз) быстрее, чем при управлении PWM.

Компенсация скольжения с помощью DTC происходит мгновенно и обеспечивает точность, которая обычно составляет 10% от номинального скольжения двигателя. Это означает точность скорости от 0,1 до 0,5 процента. Это позволяет использовать приводы DTC во многих приложениях, где ранее требовалось векторное управление на основе тахометра. Для приложений, требующих еще более высокой точности, к приводу DTC можно добавить импульсный энкодер.

Связаться с автором по адресу: [email protected]

За дополнительной информацией об ABB Drives & Power Electronics обращайтесь: Бекки Нетери, менеджер по маркетинговым коммуникациям, ABB Inc., подразделение продуктов автоматизации, приводы и силовая электроника, 16250 West Glendale Drive New Berlin, WI 53151-2840, тел .: (262 ) 785-8363, факс: (262) 780-5120, электронная почта: [email protected], http://www.abb-drives.com

Скольжение асинхронного двигателя | Вопросы для собеседования по электротехнике

Когда вы увидели, что ротор вращается в том же направлении, что и ротор Р.М.Ф. но в установившемся режиме достигает скорости, меньшей, чем синхронная скорость. Разница между двумя скоростями, т.е. синхронная скорость R.M.F. (Ns) и скорость ротора (N) называется скоростью скольжения. Эта скорость скольжения обычно выражается в процентах от синхронной скорости.

Таким образом, скольжение асинхронного двигателя определяется как разница между синхронной скоростью (Нс) и фактической скоростью ротора, то есть двигателя (Н), выраженная как трение синхронной скорости (Нс). Это также называется абсолютным или частичным скольжением и обозначается как «s».

Таким образом,

Процентное скольжение выражается как

В терминах скольжения фактическая скорость двигателя (N) может быть выражена как

При запуске двигатель находится в состоянии покоя и, следовательно, его скорость N равна нулю.

Это максимальное значение скольжения s, возможное для асинхронного двигателя, которое возникает при запуске. В то время как s = 0 дает нам N = Ns, что невозможно для асинхронного двигателя. Таким образом, скольжение асинхронного двигателя не может быть нулевым ни при каких обстоятельствах.

Практически двигатель работает в диапазоне скольжения 0.01 до 0,05, т. Е. От 1% до 5%. Скольжение, соответствующее скорости вращения двигателя при полной нагрузке, называется скольжением при полной нагрузке.

Пример 1 :
4-полюсный, 3-фазный асинхронный двигатель питается от сети Hz. Определите его синхронную скорость. При полной нагрузке его скорость составляет 1410 об / мин. рассчитать его полное проскальзывание нагрузки.