Тестовые вопросы № 1-54 по дисциплине «Электротехника» (Увеличение пускового момента асинхронного двигателя. Магнитное поле при питании переменным током однофазной обмотки)
Страницы работы
Содержание работы
1. При каком способе пуска увеличивается пусковой момент асинхронного двигателя?
2. Определить скольжение асинхронного двигателя, если частота вращения ротора 950 об/мин., число полюсов 2Р=6.
3. Если ротор вращается в одну сторону, а магнитное поле в противоположную, то асинхронная машина работает в режиме:
4. Найти неверное утверждение относительно магнитного поля статора:
5. Определить номинальный ток асинхронного двигателя А51-4 при соединении обмоток статора звездой; паспортные данные двигателя:
6. Найти неверное утверждение относительно устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
7. Какой способ регулирования асинхронного двигателя не может быть использован в короткозамкнутом двигателе?
8. Какая максимальная скорость вращения магнитного поля статора асинхронного двигателя, включенного в сеть переменного тока промышленной частоты.
9. На рисунке показаны механические характеристики двух механизмов и двигателя. Какой из механизмов двигатель не сможет запустить?
10. Какая точка на графике M=f(s) соответствует номинальному режиму работы двигателя?
11. Для двигателя мощностью Р = 2,34 кВт, и n = 1420 об/мин найти момент на валу.
12. Найти неверное утверждение относительно устройства асинхронного двигателя с фазным ротором:
13. Какие условия работы асинхронного двигателя надо изменить, чтобы получить такое семейство механических характеристик?
14. Как изменится частота вращения кругового поля асинхронного двигателя при возрастании нагрузки на валу?
15. Асинхронный двигатель работает на устойчивой части естественной механической характеристики. Как изменится вращающий момент двигателя при увеличении нагрузки на валу?
16. Какая точка на графике M=f(s) соответствует критическому моменту двигателя?
17. Число витков фазы статора w1=70, обмоточный коэффициент Коб=0,9; магнитный поток Фm=1,5*10 -2 Вб. Вычислить действующее значение ЭДС фазы (E1Ф), если двигатель включен в промышленную сеть
18. Асинхронный двигатель включен в сеть, в первом случае — в холостую, без нагрузки на валу; во втором — под нагрузкой. Указать правильное соотношение времени пуска.
19. Какой способ регулирования скорости асинхронных двигателей позволяет получить наиболее плавное регулирование скорости в широком диапазоне
20. Как изменяется частота f2 ЭДС и токов ротора с уменьшением скорости?
21. Какой график представляет собой естественную механическую характеристику асинхронного двигателя?
22. В паспорте двигателя указано: 380/220, 
. Как правильно соединить выводы обмоток на щитке машины для подключения к сети 380 В.
23. Какая формула наиболее полно иллюстрирует возможности регулирования скорости асинхронных двигателей?
24. Чему равна скорость вращения магнитного поля асинхронного двигателя, если число полюсов 2Р=4, частота сети f=50 Гц?
25. Какое число пар полюсов имеет асинхронный двигатель, если при включении в промышленную сеть он развивает 980 об/мин?
26. На рисунке показаны механические характеристики двух механизмов и двигателя. Какой из механизмов можно запустить этим двигателем?
27. Какая точка механической характеристики двигателя соответствует критическому скольжению?
28. Приборы, включенные в цепь статора асинхронного двигателя (AD) показывают: UV=220 В, IA=8,5 А, PW=0,913 кВт. Определить 
двигателя.
29. Для асинхронного двигателя известно: 
— 220/380 В. Двигатель включен звездой в сеть 220 В. Указать, как выглядит механическая характеристика двигателя, если характеристика 1 — естественная.
30. Найти неверное утверждение относительно устройства асинхронного двигателя с фазным ротором:
31. Как изменится пусковой момент асинхронного двигателя при уменьшении напряжения в 2 раза?
32. По какой формуле определяется частота вращения ротора асинхронного двигателя?
33. Механические характеристики двигателя и рабочего механизма показаны на рисунке. Какой будет установившаяся скорость при их совместной работе?
34. Найти неверное утверждение относительно магнитного поля ротора асинхронного двигателя.
35. При пуске двигателя амперметр показал ток 45 А. Какой ток покажет амперметр при пуске того же двигателя, если его обмотки соединить звездой? (напряжение сети — то же)
36. На рисунке показан щиток с выводами трех обмоток статора. Указать маркировку пар выводов обмоток.
37. Какой параметр надо изменить, чтобы получить семейство механических характеристик, указанных на рисунке?
38. Как изменится частота ЭДС, индуктированной в роторе, при изменении числа оборотов от 0 до номинального значения?
Источник
Пуск асинхронного двигателя
Пусковые свойства двигателей.
При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения п = 0 до п . Скольжение при этом меняется от sп = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (Мвр>Мс) и пусковой ток Iп должен быть по возможности небольшим.
В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно.
Прямой пуск.
Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. Схема прямого пуска приведена на рис. 3.22. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора
, (3.37)
максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент. В серийных двигателях при прямом пуске кратность пускового тока kI = IП / I1НОМ = ( 5,…,7), причем большее значение относится к двигателям большей мощности.
Значение пускового момента находится из (3.23) при s = 1:
,(3.38)
Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента МП/ МНОМ = (1.0,…,1.8).
Приведенные данные показывают, что при прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжение, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться.
С другой стороны, из-за небольшого пускового момента при пуске под нагрузкой двигатель может не преодолеть момент сопротивления на валу и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).
Пуск двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.
Улучшение пусковых свойств асинхронных двигателей достигается использованием эффекта вытеснения тока в роторе за счет специальной конструкции беличьей клетки. Эффект вытеснения тока состоит в следующем: потокосцепление и индуктивное сопротивление X2 проводников в пазу ротора тем выше, чем ближе ко дну паза они расположены (рис.3.23). Также X2 прямо пропорционально частоте тока ротора.
Следовательно, при пуске двигателя, когда s=1 и f2 = f1 = 50 Гц , индуктивное сопротивление X2 = max и под влиянием этого ток вытесняется в наружный слой паза. Плотность тока j по координате h распределяется по кривой, показанной на рис.3.24. В результате ток в основном проходит по наружному сечению проводника, т.е. по значительно меньшему сечению стержня, и, следовательно, активное сопротивление обмотки ротора R2 намного больше, чем при нормальной работе. За счет этого уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент МП (см. (3.37), (3.38) ).
По мере разгона двигателя скольжение и частота тока ротора падает и к концу пуска достигает 1 – 4 Гц. При такой частоте индуктивное сопротивление мало и ток распределяется равномерно по всему сечению проводника. При сильно выраженном эффекте вытеснения тока становится возможным прямой пуск при меньших бросках тока и больших пусковых моментах.
К двигателям с улучшенными пусковыми свойствами относятся двигатели, имеющие роторы с глубоким пазом, с двойной беличьей клеткой и некоторые другие.
Двигатели с глубокими пазами.
Как показано на рис.3.25, паз ротора выполнен в виде узкой щели, глубина которой примерно в 10 раз больше, чем ее ширина. В эти пазы-щели укладывается обмотка в виде узких медных полос. Распределение магнитного потока показывает, что индуктивность и индуктивное сопротивление в нижней части проводника значительно больше, чем в верхней части.
Поэтому при пуске ток вытесняется в верхнюю часть стержня и активное сопротивление значительно увеличивается. По мере разгона двигателя скольжение уменьшается, и плотность тока по сечению становится почти одинаковой.
В целях увеличения эффекта вытеснения тока глубокие пазы выполняются не только в виде щели, но и трапецеидальной формы. В этом случае глубина паза несколько меньше, чем при прямоугольной форме.
Двигатели с двойной клеткой.
В таких двигателях обмотки ротора выполняются в виде двух клеток (рис.3.26): во внешних пазах 1 размещается обмотка из латунных проводников, во внутренних 2 – обмотка из медных проводников.
Таким образом, внешняя обмотка имеет большее активное сопротивление, чем внутренняя. При пуске внешняя обмотка сцепляется с очень слабым магнитным потоком, а внутренняя – сравнительно сильным полем. В результате ток вытесняется во внешнюю клетку, а во внутренней тока почти нет.
По мере разгона двигателя ток из внешней клетки переходит во внутреннюю и при s =sНОМ протекает в основном по внутренней клетке. Ток во внешней клетке при этом сравнительно небольшой.
Результирующий пусковой момент, складывающийся из моментов от двух клеток, значительно больше, чем у двигателей нормальной конструкции, и несколько больше, чем у двигателей с глубоким пазом. Однако следует иметь в виду, что стоимость двигателей с двойной клеткой ротора выше.
Пуск переключением обмотки статора.
Если при нормальной работе двигателя фазы статора соединены в треугольник, то, как показано на рис.3.27, при пуске первоначально они соединяются в звезду.
Для этого сначала включается выключатель Q, а затем переключатель S ставится в нижнее положение Пуск. В таком положении концы фаз Х, Y, Z соединены между собой, т.е. фазы соединены звездой. При этом напряжение на фазе в √3 раз меньше линейного.
В результате линейный ток при пуске в 3 раза меньше, чем при соединении треугольником. При разгоне ротора в конце пуска переключатель S переводится в верхнее положение и, как видно из рис. 3.27, фазы статора пересоединяются в треугольник.
Недостатком этого способа является то, что пусковой момент также уменьшается в 3 раза, так как момент пропорционален квадрату фазного напряжения, которое в √3 раз меньше при соединении фаз звездой. Поэтому такой способ применим при небольшом нагрузочном моменте и только для двигателей, нормально работающих при соединении обмоток статора в треугольник.
Пуск при включении добавочных резисторов в цепь статора.(рис. 3.28)
Перед пуском выключатель (пускатель) находится в разомкнутом состоянии и замыкается выключатель Q1.
При этом в цепь статора включены добавочные резисторы RДОБ. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U1n = U1НОМ – InRДОБ. После разгона двигателя замыкается выключатель Q2 и обмотка статора включается на номинальное напряжение U1НОМ. Подбором RДОБ можно ограничить пусковой ток до допустимого.
Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U 2 1П, будет меньше и составляет (U1П / U1НОМ) 2 номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении RДОБ (RДОБI 2 1n). Можно вместо резисторов RДОБ включить катушки с индуктивным сопротивлением ХДОБ, близким к RДОБ.
Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.
Автотрансформаторный пуск.
Кроме указанных способов можно применить так называемый автотрансформаторный пуск.
Соответствующая схема показана на рис.3.29.
Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U1П. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U1ном.
Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в n раз меньше, т.е. ток при пуске в сети будет в n 2 раз меньше, чем при непосредственном пуске.
Этот способ, хотя и лучше рассмотренных в п.3.14.7, но значительно дороже.
Пуск двигателя с фазным ротором.
Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора, как это показано на рис.3.30.
Начала фаз обмоток ротора присоединяются к контактным кольцам и через щетки подключаются к пусковому реостату с сопротивлением Rp.
Приведенное к обмотке статора сопротивление пускового реостата Rp рассчитывается так, чтобы пусковой момент был максимальный, т.е. равен критическому. Так как при пуске скольжение sП = 1, то sП = 1 = sК , равенство МП = М Пmaх = МК будет обеспечено. Тогда
.
Пуск двигателя происходит по кривой, показанной на рис.3.31. В момент пуска рабочая точка на механической характеристике находится в положении а, а при разгоне двигателя она перемещается по кривой 1, соответствующей полностью включенному реостату.
При моменте, соответствующем точке е , включается первая ступень реостата и момент скачком увеличивается до точки b – рабочая точка двигателя переходит на кривую 2; в момент времени, соответствующей точке d, выключается вторая ступень реостата, рабочая точка скачком переходит в точку с и двигатель выходит на естественную характеристику 3 и затем в точку f. Реостат закорачивается, обмотка ротора замыкается накоротко, а щетки отводятся от колец.
Таким образом, фазный ротор позволяет пускать в ход асинхронные двигатели большой мощности при ограниченном пусковом токе. Однако этот способ пуска связан со значительными потерями в пусковом реостате.
Кроме того, двигатель с фазным ротором дороже двигателя с короткозамкнутым ротором. Поэтому двигатель с фазным ротором применяется лишь при больших мощностях и высоких требованиях к приводу.
Источник
