Мощность машины, ее потери, частота вращения и размеры

Переходные процессы в асинхронных машинах

Изменение режима работы асинхронной машины связано с переходными процессами, которыми сопровождается переход от одного установившегося режима ее работы к другому. Они характеризуются возникновением уравнительных токов и магнитных полей, постепенно затухающих до нулевых значений.

Переходные процессы в асинхронной машине значительно сложнее, чем в трансформаторе, так как одна из ее обмоток вращается относительно другой, при этом уравнительные токи и поля создают переменные вращающие моменты, которые воздействуют на ротор машины и вызывают изменение его частоты вращения. Они обычно исследуются приближенно при ряде допущений.

Рассмотрим процессы при включении.

При включении двигателей с контактными кольцами их обмотка ротора замкнута, как правило, на большое пусковое сопротивление. Поэтому здесь не получается больших бросков тока. Если же двигатель включается при разомкнутой обмотке ротора, то возникают процессы, аналогичные процессам при включении трансформатора, имеющего разомкнутую вторичную обмотку (§ 2-20, а).

Следует также отметить, что после включения короткозамкнутого двигателя в нем наряду с установившимся пусковым моментом возникают переменные переходные моменты, которые, накладываясь на первый, могут значительно повысить результирующий момент в начальный период пуска.

Процессы при выключении двигателей также заслуживают внимания. В этом случае магнитная энергия, запасенная главным образом в воздушном зазоре, после быстрого отключения двигателя делается свободной и может вызвать в обмотках повышенные напряжения.

При коротком замыкании асинхронного двигателя также возникают переходные процессы, при которых получаются большие токи в обмотках и большие вращающие моменты.

Приведенные значения вращающих моментов, действующих на ротор и статор в начальные периоды переходных процессов, необходимо учитывать при конструировании двигателей.

Размеры машины, так же как и трансформатора, зависят от мощности

При одинаковых геометрических размерах и электромагнитных нагрузках В _с и D мощность машины пропорциональна частоте вращения. Следовательно, машины имеют тем меньшие размеры и стоимость, чем больше их частота вращения (в известных пределах, так как нужно считаться с механической прочностью вращающихся частей машины).

Связь между главными размерами электрической машины, ее мощностью, частотой вращения и основными электромагнитными нагрузками может быть установлена на основе приведенных далее соотношений.

Главными размерами электрической машины называются внутренний диаметр статора D и его расчетная длина l _δ = l ₁ - n _в b _в, где l ₁ — полная длина статора; n _в — число радиальных вентиляционных каналов; b _в = 1 см — ширина канала. Основными электромагнитными нагрузками являются: линейная нагрузка А и максимальная индукция в воздушном зазоре В _δ.

Из (3-252) можно видеть, как зависят главные размеры машины от мощности, частоты вращения и электромагнитных нагрузок А и В _δ. При определении Р ' значения η_н и cosφ_н вначале приходится выбирать в зависимости от мощности Р _н и числа пар полюсов р по данным выполненных машин (рис 3-119—3-122); k_E = 0,97 0,92 соответственно при p =1 6.

Рис. 3-119. Коэффициент полезного действия трехфазных асинхронных двигателей в зависимости от номинальной мощности Р _н.

Рис. 3-120. Коэффициент полезного действия трехфазных асинхронных двигателей в зависимости от номинальной мощности Р _н.

Рис. 3-121. Коэффициент мощности cos трехфазных асинхронных двигателей в зависимости от номинальной мощности Р _н.

Рис. 3-122. Коэффициент мощности cos трехфазных асинхронных двигателей в зависимости от номинальной мощности Р _н.