что такое скольжение электродвигателя
Скольжение асинхронного двигателя
В результате взаимодействия магнитного поля с токами в роторе асинхронного двигателя создается вращающий электромагнитный момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля статора и ротора.
Асинхронный двигатель не может достичь синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, так как при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в них не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.
Сопротивление ротора зависит от частоты тока в нем, причем чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С увеличением индуктивного сопротивления ротора увеличивается сдвиг фаз между напряжением и током в обмотках статора.
При пуске асинхронных двигателей коэффициент мощности поэтому значительно ниже, чем при нормальной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.
Ток по величине изменяется обратно пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким образом, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает незначительно, а в дальнейшем быстро уменьшается.
Момент вращения может быть также определен по электромагнитной мощности на валу как отношение этой мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональная квадрату частоты.
З начения момента для номинального напряжения приводятся в каталогах для электрических машин. Знание минимального момента необходимо при расчете допустимости пуска или самозапуска механизма с полной нагрузкой механизма. Поэтому его значение для конкретных расчетов должно быть либо определено, либо получено от завода-поставщика.
Величина максимального значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора и не зависит от величины сопротивления ротора.
Критическое скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обусловлено активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).
Увеличение только активного сопротивления ротора сопровождается увеличением критического скольжения и перемещением максимума момента в область более высоких скольжений (меньшей скорости вращения). Таким путем может быть достигнуто изменение характеристик моментов.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Об особенностях электродвигателей 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.
Понятие скольжения асинхронного двигателя
Скольжение может изменяться. Это зависит о того, в каком режиме работает электродвигатель, величины напряжения сети и нагрузки на машину. Но что же это за характеристика и от чего она зависит? Разберемся ниже!
Что представляет собой скольжение асинхронной машины
В целом, принцип, по которому происходит работа трехфазного мотора очень прост. К обмотке статора подают напряжение, питающее движок. Благодаря ему появляется магнитный поток, смещенный на 120 градусов в каждой из трех фаз. А тот поток, который носит имя суммирующего будет еще и вращающимся.
Обмотка якоря – замкнутый контур. В ней появляется электродвижущая сила (ЭДС), а магнитный поток, возникающей не без ее помощи, приводит ротор в работу: он начинает вращаться. Электромагнитный момент всегда будет пытаться сравнять темпы двух полей главных элементов привода: статора и ротора.
Величина, которая определяет разницу между скоростями вращения вышеописанных магнитных полей и есть то самое скольжение. Мы все знаем, что ротор никогда не будет поспевать за статором, значение это никогда не будет больше единицы. Измерение можно проводить как в процентах, так и в относительных величинах.
Чтобы рассчитать величину скольжения (S), нужно знать показатель частоты, с которой вращается магнитное поле (n1) и частоту, с которой вращается магнитное поле в роторе. Формула, по которой производится расчет, выглядит так:
Скольжение – чрезвычайно важная характеристика мотора. Она описывает то, насколько исправна работа машины.
Скольжение в разных условиях работы привода
Если режим работы агрегата – холостой, искомый показатель всегда будет близок к нулевому значению или, по крайней мере, не превысит 3%. Это связано с тем, что n1 будет практически равен n2. Несмотря на то, что значение всегда близко к нулю, нулевым оно быть не может, потому что поля ротора и статора не пересекаются. Другими словами, вращение мотора отсутствует, как и подача на него напряжения.
Скольжение (если считать его в процентах) не будет нулевым даже в том случае, когда электродвигатель находится в режиме идеального холостого хода. Зато, если агрегат запущен в режиме генератора, S может быть отрицательным.
Такой режим (в нем ротор вращается противоположно относительно статора) будет показывать S, значениям бывают разными, но изменяются только в следующих пределах:
Надо отметить, что есть также электромагнитное торможение или противовключение якоря. В таком случае скольжение может быть больше, чем единица и положительным.
Частота тока в катушках якоря (f1) равна частоте сетевого тока, но только при пуске агрегата. Если нагрузка номинальная, то частоту электротока (f2) можно высчитать по формуле ниже:
Якорный ток имеет прямую зависимость от его индуктивного сопротивления. Это значит, что электроток в якоре зависит от скольжения асинхронного электромотора. Момент вращения агрегата также зависит от S. Его определяют показатели магнитного потока, угла сдвига между электродвижущей силой и якорным электротоком.
Как видно из всего вышесказанного, чтобы провести детальное исследование всех параметров электропривода, нужно установить зависимость. Она схематически изображена на рисунке 1.
Это, в свою очередь, означает, что если ввести в якорную цепь асинхронного двигателя, ротор которого фазный, дополнительное сопротивление, можно регулировать изменение момента в нем, если значения скольжения S различны.
Если ротор в приводе короткозамкнут, момент можно регулировать с использованием преобразователя частоты или двигателя с переменными параметрами.
Если нагрузка на электродвигатель номинальная, S будет равно значениям от 8% до 2%. Это скольжение будет носить название номинального.
Увеличивая нагрузку на вал ротора (то есть момент), будет происходить пропорциональное увеличение величины скольжения.
Выражаясь проще, можно сказать, что роторное магнитное поле никогда не будет быстрее статорного. То есть первое будет тормозить.
Увеличивая скольжение, вы, конечно, добьетесь пропорционального роста тока в якоре. И момент, естественно, тоже вырастет. Но нужно всегда учитывать, что вместе с этим будут расти и активные потери ротора (то есть произойдет увеличение сопротивления). Это повлияет на снижение силы тока и уменьшение коэффициента мощности. Результат: рост момента будет медленнее, чем скольжения.
Критическое скольжение – максимальная величина момента, которой можно достигнуть при определенном S. После того, как момент станет максимальным, он начнет идти на убывание. Обозначаю показатель, как правило, через Sкр.
Механическая характеристика, в своем графическом проявлении, выглядит следующим образом:
В данном выражении (его еще называют формулой Клосса) используется величина критического момента (Мк). Его и определяет величина критического скольжения.
График строят, основываясь на характеристиках из документов асинхронной машины. Все вопросы, возникающие по поводу асинхронного агрегата, работающего в режиме движка, решают с помощью данного графика.
Величина допустимого значения мгновенного перегруза электромотора определяется критическим моментом. В случае развития еще более критического М (и, конечно же, увеличения Sкр), можно наблюдать опрокидывание агрегата. Когда это происходит, машина просто перестает работать и выключается. Это аварийный режим.
Как можно измерить показатель S?
Для измерения скольжения в электрическом двигателе асинхронного типа есть несколько подходов. При значительной разнице частоты работы от синхронной, S измеряют тахометром или тахогенератором. Это специальный прибор, подключенный к валу электропривода.
Стробоскопический метод. В этом варианте используют неоновую лампу. Замеры можно произвести только в случае, когда скольжение не превышает пяти процентов. На вал движка нужно нанести черту с помощью мелка. Вместе этого можно установить стробоскопический диск. Затем на них светят лампой и считают, сколько раз вал сделал оборот за какой-либо отрезок времени. Окончательные расчеты проводят с помощью специальных формул. В этом методе допустимо использование самого обычного стробоскопа. Его пример приведен ниже.
Третий способ найти скольжение – индуктивная катушка. Как это сделать? Возьмите катушку от электромагнитного реле (контактор) постоянного тока. Она подойдет лучшего всего, так как на ней достаточно много витков, около 20 000. А для таких замеров их требуется не менее 3000. Подключите к катушке точный милливольтметр (он подойдет из-за своей чувствительности). Затем расположите катушку там, где заканчивается вал якоря.
После этого нужно посчитать число совершенных колебаний и по специальной формуле определить скольжение.
Кстати, если ротор у асинхронного мотора фазный, то S можно вычислить, используя магнитоэлектрический амперметр. Устройство подключают к любой их трех фаз в якоре, считают количество колебаний стрелки (за какое-то время) и считают нужный показатель по той формуле, которую используют в методе с катушкой индуктивности.
Онлайн журнал электрика
Статьи по электроремонту и электромонтажу
Скольжение асинхронного двигателя
В итоге взаимодействия магнитного поля с токами в роторе асинхронного мотора создается крутящий электрический момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля статора и ротора.
Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного мотора характеризуется величиной скольжения s = (n 1 — n 2 ) / n 2, где n 1 — синхронная скорость вращения поля, об/мин, n2 — скорость вращения ротора асинхронного мотора, об/мин. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно не достаточно, так для электродвигателя, к примеру, с n 1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно:s = ((1500 — 1460) / 1500 ) х 100 = 2,7%
Асинхронный движок не может достигнуть синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, потому что при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в их не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.
В исходный момент запуска в обмотках ротора протекает ток с частотой сети. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного мотора : f2 = s х f1, где f1 — частота тока, подводимого к статору.
Сопротивление ротора находится в зависимости от частоты тока в нем, при этом чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С повышением индуктивного сопротивления ротора возрастает сдвиг фаз меж напряжением и током в обмотках статора.
При пуске асинхронных движков коэффициент мощности потому существенно ниже, чем при обычной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.
Величина эквивалентного сопротивления асинхронного мотора с конфигурацией скольжения меняется по сложному закону. При уменьшении скольжения в границах 1 — 0,15 сопротивление возрастает, обычно, менее чем в 1,5 раза, в границах от 0,15 до s н ом в 5-7 раз по отношению к исходному значению при пуске.
Ток по величине меняется назад пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким макаром, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает некординально, а в предстоящем стремительно миниатюризируется.
Момент вращения может быть также определен по электрической мощности на валу как отношение этой мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и назад пропорциональная квадрату частоты.
З начения момента для номинального напряжения приводятся в каталогах для электронных машин. Познание малого момента нужно при расчете допустимости запуска либо самозапуска механизма с полной нагрузкой механизма. Потому его значение для определенных расчетов должно быть или определено, или получено от завода-поставщика.
Величина наибольшего значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора и не находится в зависимости от величины сопротивления ротора.
Критичное скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обосновано активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).
Повышение только активного сопротивления ротора сопровождается повышением критичного скольжения и перемещением максимума момента в область более больших скольжений (наименьшей скорости вращения). Таким методом может быть достигнуто изменение черт моментов.
Что такое скольжение асинхронного двигателя
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.
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.