Краткие теоретические сведения. При питании статорной обмотки асинхронного двигателя (АД) трёхфазным током возникает вращающееся магнитное поле

При питании статорной обмотки асинхронного двигателя (АД) трёхфазным током возникает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля n ₁, об/мин, называемая синхронной, определяется по формуле ,

где f ₁ – частота напряжения питающей цепи;

p – число пар полюсов обмотки статора.

Синхронная скорость максимальна для двухполюсной машины (p = 1) и при стандартной частоте f = 50 Гц равна n ₁ = 3000 об/мин.

Под воздействием вращающегося магнитного поля в обмотке ротора индуктируется ЭДС и, так как обмотка замкнута, в ней возникает ток. В результате взаимодействия тока проводников обмотки ротора с вращающимся магнитным полем статора возникает вращающий момент. Направление вращающего момента совпадает с направлением вращения магнитного поля статора. Установившаяся частота вращения n ротора ниже синхронной частоты вращения n ₁. Разность частот вращения поля и ротора, отнесённая к частоте вращения поля, называется скольжением: .

При номинальной нагрузке скольжение называют номинальным, s_н = 0,01 ¸ 0,06.

Для реверсирования двигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля статора. Для этого следует поменять местами два линейных провода на щитке двигателя.

На рис. 1 показана механи­ческая характеристика асин­хрон­ного двигателя – зави­си­мость частоты вращения двигателя от момента сопротивления n=f (M) при неизменном напряжении в сети. Часть характеристики от M = 0 до M = M_макс, для которой (или ), является рабочим участком характеристики. Изменение частоты вращения при изменении момента в пределах рабочего участка характеристики невелико, т. е. характеристика асинхронного двигателя является жёсткой. Часть характеристики, в пределах которой (или ) не обеспечивается устойчивая работа, является нерабочим участком.

Отношение максимального M_макс вращающегося момента двигателя к номинальному M_н моменту характеризует перегру­зочную способность двигателя и называется кратностью максимального момента: .

Для асинхронного двигателя нормального исполнения кратность максимального момента l_м ³ 1,65.

На рис. 2 показана зависи­мость тока обмотки статора I ₁ от частоты вращения n ротора. Наибольшего значения ток достигает при пуске двигателя, когда ротор неподвижен. Для асинхронных двигателей нормального исполнения кратность пускового тока I_пуск / I_н = 5 ¸ 7. Такое превы­ше­ние пускового тока над номинальным может привести к недопустимым нарушениям режима питающей сети. Поэтому стремятся уменьшить пусковые токи. У асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором ограничение пускового тока может быть достигнуто понижением напряжения, подводимого к обмотке статора двигателя.

Рабочие характеристики дают представление о свойствах асинхронного двигателя. Рабочими характеристиками называют зависимости частоты вращения n, момента на валу двигателя M, тока статорной обмотки I₁, коэффициента мощности cosj₁, коэффициента полезного действия h и скольжения s от полезной мощности P₂ при неизменных напряжении и частоте, равных номинальным. На рис. 3 показан примерный вид рабочих характеристик асинхронного двигателя.

При снятии рабочих характеристик нагрузка на валу двигателя (тормозной момент) создаётся электромагнитным тормозом. Мощность на валу двигателя [Вт] определяется по формуле , где M – крутящий момент, [Н×м]; n – частота вращения, [об/мин].

КПД двигателя равен отношению полезной мощности к мощности, потребляемой двигателем из сети: .

Коэффициент мощности рассчитывается по формуле

.

Механическая характеристика асинхронного двигателя n=f(M) в устойчивой части может быть построена по приближённым формулам:

n=n₁(1-s), ,

где s_кр – критическое скольжение (при котором момент имеет максимальное значение).

Из последнего уравнения можно определить критическое скольжение для двигательного режима работы асинхронной машины при известных номинальном скольжении и кратности максимального момента: .