Тема лекции 12

Саморегулирование асинхронных двигателей (АД)

Асинхронные двигатели, как и все электрические машины, обладают свойством саморегулирования. Это свойство заключается в следующем, при изменении противодействующего момента, создаваемого рабочим механизмом, автоматически изменяется вращающий момент двигателя

и восстанавливается нарушенное равновесие моментов (независимо от причины нарушения равновесия) двигателя и механизма.

Равновесие моментов устанавливается при новом значении скорости вращения вала ЭД.

Необходимым условием работы асинхронного двигателя (АД) является скольжения S:

где: – угловая скорость вращающегося поля статора,

– частота тока питающей сети;

– число пар полюсов статора двигателя;

– угловая скорость ротора двигателя.

Таким образом, поле статора относительно ротора вращается с угловой скоростью (то есть поле статора проскальзывает по отношению к ротору):

С этой скоростью поле статора пересекает обмотку ротора и индуцирует (наводит) в роторе ЭДС изменяющееся с частотой:

(11-3)

При выводе уравнение (11-3) умножили и разделили на.

При изменении нагрузки на валу двигателя скорость ротора изменяется, соответственно изменяется скольжение S, а так же частота тока в роторе и Э.Д.С. ротора.

Если обозначить через – ЭДС неподвижного ротора. Тогда для вращающегося ротора обозначим Э.Д.С. –:

(11-4)

подставим значение, получим, что ЭДС вращающегося ротора и индуктивное сопротивление вращающегося ротора зависят от скольжения (выражения 11-5):

(11-5)

где: – индуктивное сопротивление вращающегося ротора;

– индуктивность обмотки ротора.

Тогда по закону Ома получим ток в роторе:

Выражение (11-6) соответствует неподвижному ротору с сопротивлением и, в котором под действием ЭДС создается ток ротора.

Для того, чтобы рассматривать ротор совместно со статором (при отсутствии между ними электрической связи) параметры цепи ротора заменим приведенным (через коэффициент трансформации) значениями к цепи статора:

Непропорциональность между моментом асинхронного двигателя и током при пуске (пусковой момент меньше максимального момента несмотря на то, что пусковой токе достигает максимального значения рис.11.1) объясняется значительным снижением магнитного потока двигателя, а также уменьшением коэффициента мощности цепи ротора при пуске, за счёт максимального значения индуктивного сопротивления ротора[чил 80].

При изменении нагрузки на валу двигателя [гер392] от нуля до номинальной значения скольжения постепенно увеличиваются до значения. При этом сохраняется неравенство

<< и =,

т.е. активная составляющая тока ротора пропорциональна скольжению при значениях скольжения меньших 0.05 (при) [гер393].

При увеличении нагрузки скольжение так же возрастает и растёт ЭДС ротора =, а также растёт ток ротора в соответствии с, асимптотически стремясь к некоторому предельному значению. А с ростом уменьшается (причём на рабочем участке механической характеристики уменьшается очень мало, рис.11.1 участок DB), асимптотически стремясь к нулю при скольжении, стремящемся к бесконечности.

Магнитный поток двигателя также уменьшается при возрастании тока из-за падения напряжения на сопротивлениях обмотки статора [чил81]. Все эти процессы и обуславливают отсутствие пропорциональности между током и моментом двигателя.

А реактивная составляющая тока ротора

с двойной частотой и ротор, имея большую инерцию не успевает проворачиваться два раза при частоте 50Гц. Двойная частота 100Гц. Если бы ротор был тонким проводником он бы успевал проворачиваться [гер344]. Поэтому при анализе установившихся режимов нужно учитывать только постоянную (средную) составляющую электромагнитной силы.