Характеристики асинхронного двигателя


Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения двигателя от вращающего момента п2=f(M) при U1=const. Ее можно построить, используя зависимость М=f(s) и соотношение между п2 и s. Из формулы получаем, что п2=(1-s)n1=п1-n1s, откуда видно, что частота вращения ротора п2 и скольжение s являются линейно зависимыми величинами (при п1=const). При s=1 п2=0, апри s=0 п2=n1. Следовательно, точке s=1 на оси абсцисс соответствует точка n2=0, т. е. начало оси для частоты вращения. Увеличению частоты вращения п2 соответствует направление оси абсцисс справа налево. Совместив начала осей для момента М и частоты п2 и повернув оси на угол 90° по часовой стрелке, получим механическую характеристику асинхронного двигателя (рисунок а).

На ней можно отметить: максимальный момент Мтах: пусковой момент Мп (при пуске двигателя, т. е. при п2=0); номинальный момент Mном, соответствующий номинальному режиму работы двигателя (ему соответствует номинальная частота вращения ротора п2ном, указываемая в паспорте двигателя).

Чтобы двигатель начал вращаться под нагрузкой, необходимо, чтобы его пусковой момент был больше пускового момента приводимого во вращение механизма. Двигатель разгоняется в соответствии с механической характеристикой: разгон начинается с точки с, затем проходится точка b и двигатель оказывается в установившемся режиме, т. е. вращается с частотой n2 на участке a-b в точке, соответствующей условию М=Мт (где Мт – тормозной момент). Таким образом, точки характеристики на участке b-с соответствуют разгону, а рабочим участком является участок a-b, на котором при изменении вращающего момента от 0 до Мmах частота вращения двигателя меняется мало. Такая механическая характеристика называется жесткой характеристикой.

Устойчивая работа двигателя, т. е. работа при n2=const, возможна только на участке а-b. Допустим, что в исходном режиме двигатель работает в точке а' механической характеристики, т. е. имеет частоту вращения и развивает вращающий момент M’. Если при этом увеличивается тормозной момент от до , то возникает неравенство моментов: М'<Мт. Так как тормозной момент больше вращающего, ротор двигателя начинает тормозиться, увеличиваются скольжение, ЭДС и ток ротора, а следовательно, и вращающий момент двигателя. Замедление ротора продолжается до тех пор, пока не наступит равенство моментов: М"=М"т. При этом устанавливается постоянная частота вращения (). Этим значениям соответствует точка а". При уменьшении тормозного момента рассматриваемые величины изменяются в обратном порядке. Таким образом, как бы ни изменялся тормозной момент, в пределах участка а-b двигатель может так изменить вращающий момент, что условие его устойчивой работы всегда сохраняется. В этом заключается свойство внутреннего саморегулирования асинхронного двигателя.


Когда тормозной момент становится равным максимальному, вращающий момент начинает уменьшаться и равенство М=МТ становится невозможным – двигатель останавливается. Поэтому максимальный момент называют также опрокидывающим моментом. По значению отношения максимального момента к номинальному тахном=γ) судят о перегрузочной способности двигателя. У асинхронных двигателей γ=1,7÷2,5. Для устойчивой работы двигателя нельзя допускать γ<1,7.

Двигателю с фазным ротором соответствует семейство механических характеристик (рисунок б). Обычно работа двигателя соответствует зависимости с Rд=0. Эта характеристика аналогична характеристике двигателя с короткозамкнутым ротором и называется естественной.

Рабочие характеристики. Изменение различных электрических и механических параметров двигателя в нормальном режиме описывается рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимости n2, s, М2, I1, cosφ, η от мощности Р2 на валу двигателя при U1=const и f=const.

Из механической характеристики видно, что в диапазоне изменения нагрузки от нуля до Мном частота вращения двигателя п2 меняется мало. Так как нагрузку двигателя можно оценивать как тормозным моментом, так и механической мощностью Р2, то можно сказать, что частота вращения п2 меняется мало при изменении Р2 от нуля до номинального значения Р2ном.

Скольжение s ротора связано с п2 следующим образом:

s=(n1-п2)/п1=1-n2/n1/

При холостом ходе двигателя (Р2=0) п2≈n1 и скольжение s мало отличается от нуля (s>0). С увеличением Р2 частота вращения n2 несколько уменьшается, а скольжение – увеличивается.

Тормозной момент на валу двигателя М2=P2/(2πп2). Так как с увеличением Р2 частота вращения ротора n2 несколько уменьшается, то зависимость М(Р2) несколько отклоняется от линейной. Электромагнитный вращающий момент М больше момента нагрузки М2 на значение момента холостого хода М0.

Ток статора I1 определяется по формуле и имеет две состав­ляющие: постоянную I0 и переменную I2, зависящую от нагрузки. При холостом ходе можно считать I2=0 и I1=I0, т. е. ток статора равен току холостого хода, значение которого у асинхронных двигателей достигает 40-60% от номинального значения I1ном. При увеличении мощности Р2 увеличиваются ток I2 и ток I1.

Так как при холостом ходе I1=I0 и его основной составляющей является намагничивающая, совпадающая по фазе с магнитным потоком, коэффициент мощности cosφ10 асинхронных двигателей очень мал (0,15-0,2). С увеличением нагрузки ток статора все в большей степени определяется активной составляющей тока ротора и cosφ1 увеличивается.

Характеристика η(Р2) имеет вид, типичный для электрических машин. Сначала КПД резко увеличивается начиная от нуля, а затем меняется мало


0 комментов

22 марта 2017

Вставить свои 5 копеек