电动机切断电源后的过渡过程

2017-06-04 68 0

过渡过程如下:

定子绕组自感电动势:电动机电源开关断开后,定子绕组电流及其磁场立即消失、能量消耗在开关断开瞬间触点间电弧上,定子绕组自感电动势随磁场消失而消失。

转子绕组中衰减直流电流:因转子绕组自成回路、转子绕组自感电动势阻止电流消失、故转子绕组电流将逐渐衰减且不再交变,其初始值取决于开关断开瞬间转子电流值;同时转子电流将产生逐渐衰减的直流磁场。

电动机处于同步发电动机状态:转子是直流磁场、定子是三相绕组、这是同步发电动机基本组态,即转子直流磁场被定子绕组切割、在定子绕组产生感应电动势。这和异步电动机再生状态(异步发电动机状态)不同——异步发电动机发电充要条件是定子绕组必须与电源相接、以得到励磁电流,而电源开关断开后定子绕组是开路。

过渡过程:异步电动机切断电源后存在处于同步发电状态的电磁过渡过程。异步电动机正常运行时有两个基本情况:①根据电动势平衡方程、定子绕组反电动势有效值和电源电压十分接近;②根据磁动势平衡原理、转子电流磁动势与定子电流磁动势十分接近。按能量不能跃变原理,电源开关刚断开瞬间转子电流磁动势与磁通必维持原值、故定子绕组电动势初始值 E0 也必将和电源电压十分接近。电磁过渡过程中定子绕组电动势衰减方程如下:
  (3-24)
式中 E 为定子绕组电动势在 t 秒时有效值(V)、E0 为定子绕组电动势初始有效值(V)、τE 为切断电源后电磁时间常数(s)、e 为自然对数的底。定子电动势衰减曲线如图3-27 所示。

图3-27 定子电动势的衰减曲线

电磁过渡过程时间常数:准确计算 τE 十分困难、可通过工程实验获得——将 3 个功率相同的灯泡(220 V、40 W)连接成 Y 形后与电动机(容量 37 kW)并联(如图3-28)。合上开关 Q、令变频器输出频率上升至 50 Hz、使电动机在额定转速下空载运行、灯泡 HL 在额定电压下正常发光。

图3-28 电磁过渡过程的时间常数试验电路

切断开关 Q、同时接通计时器计时。因电动机处于发电状态、灯泡 HL 将继续发光但逐渐变暗,到灯泡完全熄灭时停止计时、由此测出时间 (1.77~1.80) s。实验可得 220 V、40 W 灯泡完全熄灭时电压约 7 V;电压越低衰减越慢、故推断总过渡过程约在 2 s 以上。因电动机空转时惯性很大、2 s 内转速下降十分有限、可认为上述数据基本表达电磁过渡过程时间,具体数据因电动机容量而异。按过渡过程一般规律、总时间约为时间常数 3 倍,此时电磁时间常数约 0.66 s、τE≈0.66 s。按 τE=0.66 s 计、由式(3-24) 定子绕组电动势不同时刻计算数据如表3-5 所示。

表3-5 定子绕组电动势在不同时刻的计算数据

上述数据与实验结果基本相符。

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