Энергетическая диаграмма, вращающий момент асинхронного двигателя

25 26 27 28 29 30 31

Вращающий (электромагнитный) момент асинхронной машины

Для вывода формулы этого момента предварительно рассмотрим энергетическую диаграмму асинхронного двигателя (рис.114).

1. Активная потребляемая мощность из сети

Рис. 114

2. В статоре имеются потери в обмотках

и магнитные потери Р_мг, которые определяются из опыта холостого хода (рис. 115).

3. Р_эм – электромагнитная мощность

она электромагнитным путем передается на ротор. В роторе потерями в стали пренебрегаем, т.к. f = (2 - 3)Гц.

Рис. 115

4. Потери в обмотке ротора Р_эл2 определим ниже. p_мех – механические потери определяем из рис.2. Р_доб – добавочные потери принимаются равными 0,5% от Р₁. Р_мех - полная механическая мощность.

Мощность на валу

КПД -

М - электромагнитный момент, создаваемый в результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в роторе (предварительное определение). Электромагнитный момент двигателя должен уравновесить момент на валу – М₂ и момент холостого хода М = М₂ + М₀.

Выразим электромагнитную и полную механическую мощность через электромагнитный момент.

P_эм = M×w₁,

где w₁ - угловая скорость поля статора.

P_мех = M×w,

где w - угловая скорость ротора.

Потери в обмотке ротора

итак .

Потери в меди (алюминии) обмотки ротора зависят от электромагнитной мощности и скольжения и прямо от параметров не зависят. Для уменьшения этих потерь номинальное скольжение должно быть как можно меньше.

Исходя из этого выражения, получим формулу электромагнитного момента

, откуда (1).

Используя Г-образную схему замещения получим

(2)

Подставив уравнение (2) в уравнение (1) получим

Рис.116

если

, тогда

Рис.117

. Зависимость M = f(S)

Зависимость электромагнитного момента от скольжения называется механической характеристикой. Из выражения видно, что электромагнитный момент асинхронного двигателя зависит от квадрата подведенного напряжения, т.е. если U уменьшить на 10%, то момент уменьшится на 19%. При постоянных параметрах схемы замещения зависимость М электромагнитного момента от скольжения представлена на рис. 116

Пояснение зависимости M = f(S).

Область от S = 0 ¸ S_кр

При малом скольжении X_2S» 0, тогда ток в роторе активному току, с увеличением S M

Момент зависит от потока и активной составляющей тока в роторе

В области M_max начинает проявляться индуктивное сопротивление X_2S.

Область скольжений S = S_кр ¸ 1

В этой области с увеличением скольжения S увеличивается индуктивное сопротивление ротора X_2S = X₂×S за счет которого увеличивается угол y₂ между ЭДС и током (см. рис. 117), активная составляющая при этом уменьшается, а следовательно уменьшается и момент, т.е. S X_2S M¯

На рис.3 ток, при S = 1 равен пусковому, который в 5¸7 раз больше номинального. При S = 0 ток I₁ ¹ 0, т.к. при S = 0 двигателем потребляется реактивная мощность для создания вращающего поля, кроме того, двигателем потребляется активная мощность на покрытие потерь в статоре.

При S = 0 ток ротора , т.к.