Энергетическая диаграмма и механическая характеристика асинхронного двигателя

теги:



Величина Мmax не зависит от активного сопротивления:

сопротивление обмотки ротора

а критическое скольжение пропорционально сопротивлению обмотки ротора.

Таким образом, при изменении сопротивления ротора изменяется вид механической характеристики АД.

Конечно, изменять сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора в процессе эксплуатации АД не представляется возможным. Это сопротивление изменяется только в определенных пределах при изменении скольжения и соответствующего изменения частоты тока в обмотке ротора, что связано с эффектом вытеснения. Только при изготовлении ротора для короткозамкнутой обмотки могут быть использованы материалы с различными удельными сопротивлениями в зависимости от назначения двигателя.

Добавочное активное сопротивление rд можно вводить в цепь ротора АД с контактными кольцами.

На рис.1 показано семейство кривых:

Механической характеристикой АД называется зависимость

при различных значениях rд в цепи обмотки фазного ротора. Кривая I соответствует величине rд = 0 и называется естественной механической характеристикой. Кривая 3 может быть получена при такой величине rд, при которой выполняется условие:

а следовательно, при пуске двигатель развивает максимальный момент. Кривая 2 соответствует промежуточному значению добавочного сопротивления:

Кривая 2 соответствует промежуточному значению добавочного сопротивления

Характеристики М = f(s) при различных  значениях сопротивления  цепи ротора

Рис. 1 - Характеристики М = f (s) при различных значениях сопротивления цепи ротора

Из рисунка  следует, что введение в цепь фазного ротора добавочного сопротивления увеличивает пусковой момент Мп. При этом одновременно снижается пусковой ток Iп .

Рассмотренное влияние сопротивления ротора  на вид механической характеристики легко пояснить при помощи векторной диаграммы рис. 2.

Векторная  диаграмма при различных  значениях сопротивления цепи  ротора

Рис. 2 - Векторная диаграмма при различных значениях сопротивления цепи ротора

При увеличении сопротивления ротора от^

 При увеличении сопротивления ротора от

уменьшается угол сдвига по фазе между током:

уменьшается угол сдвига по фазе между током

в следствии чего:

растет.

Несмотря на уменьшение  общего тока:

общий ток

его активная составляющая:

активная составляющая  общего тока

увеличивается, вследствие чего вращающий момент растет.




Механической характеристикой АД называется зависимость:

Механической характеристикой АД называется зависимость

построенная при:

постоянство напряжения

и

постоянство частоты

и при условии, что параметры:

параметры

при изменении скольжения s не меняются.

Проанализируем зависимость:

Механической характеристикой АД называется зависимость

для момента включения АД в сеть, когда s =1,0.

При s =1,0 АД развивает пусковой момент, равный:

При s =1,0 АД развивает пусковой момент, равный

откуда следует, что пусковой момент АД зависит от подводимого напряжения во второй степени и соотношения параметров:

соотношение параметров

Если момент при пуске больше момента сопротивления, то ротор АД начнет вращаться и скольжение уменьшается. Так как обычно:

то при уменьшении s одновременно увеличиваются и числитель и знаменатель формулы:

момент

Сначала, при больших s, преобладающее значение имеет числитель, вследствие чего Мэм растет, а затем, при скольжениях Sкр =0,2…0,12  преобладающее значение получает знаменатель,  куда  параметр:

параметр

 входит в квадрате.

Момент Мэм, достигнув максимального значения Мmax при sкр начнет уменьшаться и при s =0 становится равным нулю.

Формула выше, справедлива для любого режима работы АД. При переходе в генераторный режим работы скольжение меняет знак на обратный (s<0), соответственно чему момент Мэм становится отрицательным, т.е. тормозящим.

Механическая характеристика асинхронной машины показана на рис.1 . В соответствии с изложенным участок кривой в диапазоне 0≤ s ≤1,0 соответствует двигательному режиму работы, а при s<0 машина работает в режиме генератора. Когда s >1,0, ротор вращается против направления вращения поля статора. Этот режим называют режимом противовключения или электромагнитного торможения.

Механическая характеристика асинхронной машины

Рис. 1 - Механическая характеристика асинхронной машины

Для того, чтобы найти величину критического скольжения sкр, при котором электромагнитный момент достигает наибольшего значения, необходимо решить уравнение:

чтобы найти величину критического скольжения  необходимо решить уравнение

После упрощения получаем выражение:

После упрощения получаем выражение

Здесь знак (+) – соответствует двигательному режиму, а знак (-) – генераторному. Так как:

Так как параметры

то им можно пренебречь и соотношение для sкр записывается в виде:

соотношение для sкр записывается в виде

Подставляя выражение для Sкр в формулу Мэм, находим величину Мmax

находим величину Мmax

Из выражений следует, что максимальный момент Мmax:

— при заданной частоте и заданных параметрах двигателя пропорционален квадрату напряжения U1²

— не зависит от активного сопротивления ротора;

 - при заданной частоте тем меньше, чем больше индуктивные сопротивления рассеяния:

чем больше индуктивные сопротивления рассеяния

Критическое скольжение sкр  тем больше, чем больше сопротивление обмотки ротора:

 сопротивление обмотки ротора

Эти выводы имеют очень важное значение для анализа поведения АД при различных режимах работы.

Номинальный режим работы АД на механической характеристике определяется точкой с координатами Мн (номинальный момент) и sн (номинальное скольжение) (рис.1) .




Электромагнитный вращающий момент АД создается в результате взаимодействия проводников с током обмотки ротора и вращающегося с угловой скоростью:

угловая скорость

магнитного потока. Величина этого момента определяется из отношения:

Величина этого момента определяется из отношения

где

скорость вращения магнитного поля

С учетом формул имеем:

момент

или

момент

Таким образом, вращающий электромагнитный момент АД пропорционален квадрату подводимого к двигателю напряжения фазы, зависит от скольжения и параметров статора и ротора.

В соответствии с векторной диаграммой (рис.1) для вторичной цепи справедливо соотношение:

для вторичной цепи справедливо соотношение

Поскольку:

Поскольку

формула  для вращающего момента может быть записана в виде:

формула для вращающего момента может быть записана в виде

где:

постоянный коэффициент

Из формулы следует, что вращающий момент АД пропорционален активной составляющий тока ротора:

вращающий момент АД пропорционален активной составляющий тока ротора

и магнитному потоку пары полюсов Фот.



Стр. 1 из 212


radionet