2015-08-21
2622
На горных предприятиях наиболее широко применяются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Для привода мощных механизмов и передвижных машин применяют двигатели с фазным ротором.
Достоинства асинхронных электродвигателей (АД) – простота устройства, надежность, экономичность. Недостатки – сложность регулирования ω, квадратичная зависимость М к от U (М к – U2), плохие пусковые характеристики, небольшой пусковой момент при большем пусковом токе I пуск.
Работа АД основана на принципе взаимодействия вращающего магнитного поля статора с обмотками ротора. Скорость вращения магнитного поля статора равна синхронной и определяется уравнением: 
, рад/с или 
, об/мин,
где ƒ – частота питающей сети, ρ – число пар полюсов, w – угловая скорость, n – частота вращения.
Вращающееся магнитное поле, пересекая обмотки статора и ротора, индуктируют в них ЭДС – ЭДС ротора создает в проводах ротора ток, который взаимодействует с полем статора, вызывает электромагнитный момент, действующий по направлению вращения поля. Скорость вращения ротора несколько меньше скорости вращения поля статора. Отношение разности этих скоростей к скорости 
называется скольжением S.
или 
.
S зависит от потерь в обмотках ротора. Чем больше нагрузка, тем больше S, так как растет ток обмоток ротора.
Вращающий момент, развиваемый электродвигателем, зависит от активной составляющей тока ротора I р.а. и определяется из равенства:
При критической величине скольжения S кр ток I р.а. достигает максимума и при дальнейшем росте скольжения ток I р.а. уменьшается, следовательно, уменьшается и вращающий момент Мg несмотря на рост тока I р.а.
Зависимость Мg = ƒ(S) определяется уравнением 
берется из паспортных данных электродвигателя, 
определяется из уравнения 
. Здесь 
- перегрузочная способность, получена из предыдущих уравнений при значении 
.
Пример 1:
Построим естественную механическую характеристику для асинхронного двигателя с параметрами P н = 30 кВт, U н = 380В, n н =1460 об/мин, λ = 2,2.
;
;
;
Зададимся различными значениям S в уравнении
и сведем результаты вычисления М и n в таблицу 1, по расчетным данным построим механическую характеристику, рис.13.
Таблица 1
| S | 0,0266 | 0,04 | 0,1 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | |
| n | |||||||||
| M |
Участок характеристики от S = 0 до S = 
является почти прямой линией со слабым наклоном. Это рабочая часть характеристики, имеющая жесткий характер. Участок характеристики S = 
до S = 1 имеет гиперболический характер и называется нерабочим, так как здесь электродвигатель работает только при пуске и торможении.
Жесткость механической характеристики объясняется тем, что она зависит прямо пропорционально от активного сопротивления ротора, которое делается небольшим для увеличения КПД и снижения потерь в роторе. Этим объясняется то, что при номинальном моменте скольжение уменьшается всего лишь на 4%.
Недостаток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором – это малый пусковой момент М пуск для общепромышленных АД при большом пусковом токе. Для увеличения М пуск необходимо увеличить сопротивление ротора R р, но это приведет к уменьшению КПД двигателя. Поэтому для мощных машин и механизмов применяют асинхронные двигатели с фазным ротором, которые допускают включение добавочного сопротивления в цепь роторных обмоток.
