Механическая характеристика асинхронного двигателя

Свойство саморегулирования вращающего момента асинхронного электродвигателя

Оно заключается в том, что при изменении момента нагрузки на валу автоматически изменяется и вращающий момент двигателя, восстанавливая нарушенное равновесие моментов.

Рассмотрим процессы, происходящие при этом в двигателе.

Предположим, что внезапно увеличился момент сопротивления на валу двигателя М_С ­. Ротор начнет затормаживаться, и его скорость вращения снижаться n ₂¯. При этом скольжение ротора будет возрастать S ­. Увеличение скольжения вызовет увеличение ЭДС ротора Е ₂­ и возрастание тока ротора I ₂­ в его проводниках. В свою очередь возрастут электромагнитные силы, действующие на проводники с током ротора со стороны вращающегося поля статора. Таким образом, вращающий момент ротора увеличится М ­ и уравновесит момент сопротивления. Описанный переходный процесс может быть записан следующей формулой:

М_С ­ - n ₂¯ - S ­ - Е ₂­ - I ₂­ - М ­ (М=М_С).

Понимание свойства саморегулирования - ключ к пониманию всех характеристик асинхронного двигателя.

Механической характеристикой называют зависимость частоты вращения вала двигателя от момента на его валу n ₂= f (M) или S = f (M).

Для асинхронных двигателей эта зависимость устанавливается при помощи формулы Клосса:

,

где - максимальный (критический момент двигателя;

S и S_K - соответственно, текущее и критическое скольжение;

C_m - постоянная машины;

Ф - магнитный поток машины;

Е _{2 Н} и X _{2 Н} - соответственно ЭДС и реактивное сопротивление ротора, соответствующие критическому моменту.

Механическая характеристика изображена на рис. 59. На характеристике можно выделить четыре характерные точки:

1 Точка идеального холостого хода. В ней М =0, S =0;

2 Точка номинального режима работы. В ней М=М_Н, S=S_Н. Значения n _{2 Н} и М_Н можно определить по каталожным данным двигателя;

3 Точка максимального или критического момента. В ней М=М_m, S=S_K. Данная точка характеризует перегрузочную способность двигателя.

Рис. 59

В каталогах для определения параметров данной точки приводится величина кратности критического момента двигателя:

.

Величина кратности позволяет определить максимально возможный момент двигателя.

4. Точка пуска. В ней М=М_П, S =1. Данная точка характеризует пусковые свойства двигателя. В каталогах для определения пусковых свойств приводится величина кратности пускового момента двигателя:

.

В каталогах приводится также коэффициент кратности пускового тока

который позволяет определить величину тока двигателя в момент пуска.

Из приведенных данных видно, что двигатель обладает неплохими пусковыми и перегрузочными свойствами. Однако пусковой ток его достигает значительных величин. Пяти - семикратный ток в течение нескольких секунд может вызвать перегрев обмоток двигателя. Для двигателей большой мощности может оказаться даже невозможным запуск от имеющейся в распоряжении сети.

Кроме того, необходимо обратить внимание на то, что вращающий момент (в т.ч. и пусковой) двигателя существенно зависит от напряжения. Это видно из соотношения

,

так как поток Ф машины определяется напряжением, а ЭДС Е _{2 Н} ротора зависит от потока. Отсюда следует, что момент машины пропорционален напряжению в квадрате:

Существенная зависимость момента машины от напряжения сети определяет особенности эксплуатации машин. При пуске двигателей от сетей выполненных «тонким и длинным» проводом, что свойственно для сетей сельскохозяйственного назначения, в линейных проводах сети (благодаря их высокому полному сопротивлению) при значительных пусковых токах возникают значительные потери напряжения D U. Это ведет к отклонению напряжения на зажимах двигателя от номинального

Снижение напряжения вызывает квадратичное уменьшение пускового момента двигателя. Так, например, при отклонении напряжения всего на 10% момент двигателя составит то есть уменьшится на 19%.

В соответствии с ГОСТ в момент пуска двигателя предельное значение отклонения напряжения не должно превышать 20%. Выполнение этого условия проверяют при проектировании сетей.

Таким образом, для правильной эксплуатации двигателей необходимо обеспечивать для них минимально возможный момент при запуске.