Зависимость момента от активного сопротивления цепи ротора
ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Механическая характеристика
Механическая характеристика имеет наибольшее значение для определения свойств двигателя и представляет зависимость частоты вращения ротора 
от вращающего момента, т. е. 
или 
. Часто эту зависимость выражают в виде 
или 
.
Электромагнитный момент 
, развиваемый электромагнитными силами на роторе асинхронной машины, определяется равенством 
,
где 
механическая мощность на роторе; 
- механическая угловая скорость вращения ротора; 
.
Равенство перепишем в виде: 
.
Электромагнитный момент определяют по электромагнитной мощности:
Ток главной ветви схемы замещения для наиболее распространенной уточненной Г-образной схемы замещения
.
Электромагнитная мощность: 
.
Выражение электромагнитного момента как функция скольжения (уравнение механической характеристики) имеет вид:
.
Можно сделать следующие выводы:
1. Момент пропорционален квадрату приложенного к обмотке статора напряжения.
2. Знак момента определяет скольжение: в двигательном и тормозном режимах при 
момент положителен, в генераторном режиме при 
отрицателен.
3. Момент имеет сложную зависимость от скольжения, определяемую соотношением сопротивлений машины.
4. 
Момент равен нулю при скольжениях 
и 
и максимальное значение при определенном соотношении параметров машины.
Задаваясь значениями 
при известных параметрах двигателя можно определить и построить искомую механическую характеристику. В электромеханике механическую характеристику (рис. 3.1, а) часто показывают как зависимость или . В теории электропривода широко используют зависимость (рис. 3.1, б) или .
При малых значениях скольжения механическая характеристика линейна, что объясняется большим значением сопротивления 
и возрастанием числителя дроби в формуле (3.7). При значениях скольжения, близких к единице, сопротивление соизмеримо или меньше суммарного индуктивного сопротивления 
и при увеличении скольжения момент уменьшается. Физически уменьшение момента объясняется значительным увеличением реактивного тока в обмотках машины, не создающего момента, но потребляемого машиной для создания магнитных потоков рассеяния статорной и роторной обмоток. При скольжении, равном , ток роторной обмотки чисто реактивный и момент равен нулю.
Укажем характерные точки механической характеристики асинхронной машины. При отрицательных значениях скольжения ( 
) машина работает в генераторном режиме. При изменении скольжения от 1 до 0 – наиболее часто применяемый для асинхронной машины режим – в режиме двигателя. При изменении скольжения от 1 до + ¥ асинхронная машина работает в режиме электромагнитного тормоза.
На рис. 3.2 приведена характеристика асинхронного двигателя. Характерными точками этой кривой являются:
а) 
идеальный холостой ход двигателя, недостижимый для двигателя на практике;
б) 
номинальный режим асинхронного двигателя;
в) 
режим максимального (критического) момента;
г) 
пусковой режим двигателя.
Для получения выражения максимального электромагнитного момента ММАХ максимальной электромагнитной мощности РМАХ, полагая все величины кроме скольжения, постоянными, определяют производную момента или мощности по и приравнивают ее к нулю:
.
Уравнение обращается в нуль только при 
.
В этом случае критическое скольжение, при котором мощность достигает максимума, 
или, если пренебречь величиной 
, 
.
Тогда максимальная мощность: 
.
Знак «плюс» соответствует двигательному режиму работы, знак «минус» - генераторному.
Для максимального (критического) электромагнитного момента получают:
.
По относительной величине, критический момент генераторного режима машины больше, чем в двигательном режиме.
Из полученных формул следует, что максимальный момент 
:
1) при заданной частоте и заданных параметрах машины пропорционален квадрату напряжения 
(асинхронный двигатель весьма чувствителен к уменьшению напряжения сети);
2) не зависит от активного сопротивления роторной обмотки;
3) получается при тем большем скольжении, чем больше активное сопротивление роторной цепи;
4) при заданной частоте почти обратно пропорционален сумме сопротивлений , т. е. тем меньше, чем больше индуктивные сопротивления рассеяния статорной и роторной обмоток.
Величина момента имеет особенно важное значение при работе асинхронной машины в режиме двигателя: его часто называют опрокидывающим моментом.
Отношение: 
называют коэффициентом максимального момента, определяющим перегрузочную способность двигателя, т. е. возможность автоматического увеличения вращающего момента вплоть до при возросшей сверх номинальной нагрузки на валу. У двигателей общепромышленных серий мощностью от 0,6 до 2000 кВт 
.
При скольжении 
получают формулу пускового момента: 
.
Пусковой момент достигает максимума при условии: 
.
Как видно пусковой момент:
1) при заданной частоте 
и неизменных параметрах машины пропорционален квадрату напряжений 
;
2) достигает максимума при условии, что активное сопротивление цепи ротора равно индуктивному сопротивлению машины 
;
3) при прочих равных условиях тем меньше, чем больше индуктивность машины .
Пусковой момент выражают отношением: 
,
называемым отношением пускового момента к номинальному или кратностью пускового момента.
Для асинхронных двигателей общепромышленных серий с короткозамкнутым ротором пусковой (начальный) момент невелик и составляет 
.
Зависимость момента от активного сопротивления цепи ротора
При отсутствии в цепи ротора добавочного сопротивления отношение R2/Х2 обычно невелико, поэтому момент достигает максимального значения при относительно небольших скольжениях s = 0,12-0,2 (рис. 3.2).
Пусковой момент МП в двигателях с фазным ротором, имеющих боль-шее сопротивление рассеяния ротора, чем короткозамкнутые двигатели, может оказаться ниже пределов, допускаемых по условиям пуска в ход, и двигатель не запустится (не сможет преодолеть момент сопротивления на его валу). Чтобы избежать этого, необходи-мо ввести в цепь ротора с фазной обмоткой добавочное сопротивление 
. Максимум момента при этом не изменяется, но скольжение 
увеличивается.
Представленные на рис. 3.3 кривые момента соответствуют четырем различным значениям сопротивления 
. Естественная механическая характеристика 1 повторяет собой кривую момента на рис. 3.2. Кривая 3 соответствует значению , при котором 
; в этом случае 
, т. е. максимум момента достигается в начальный момент пуска двигателя в ход. Кривая 2 соответствует сопротивлению 
, а кривая 4 – сопротивлению 
. В последнем случае максимум момента достигается при скольжениях 
, т. е. при работе машины в режиме электромагнитного тормоза.
Заметим, что введением при пуске во вторичную цепь дополнительного активного сопротивления в соответствии с выражением (4.5) одновременно достигается уменьшение пускового тока.
Полученные кривые будут использованы для объяснения пуска асинхронных двигателей при помощи реостата и регулирования скорос-ти их вращения.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 2426; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!