Влияние изменения напряжения источника питания на механические характеристики асинхронной машины

Для изменения напряжения, подводимого к статорной обмотке асинхронной машины, применяются регулируемые источники напряжения, например, автотрансформатор, индукционный регулятор, тиристорный регулятор напряжения и др.

Пусть частота напряжения, подводимого к обмотке статора, ос­тается неизменной f1=const. Как влияет изменение напряже­ния источника питания на механические характеристики асинхронной машины?

В пределах рабочего участка механической характеристики (-SK<S<SK), когда ток статора не превышает существенно номинального значения, ЭДС двигателя Е1 незначительно отличает­ся от напряжения сети U1, поэтому можно приближенно записать

U1≈E1=4,44f1w1Фm.

Из формулы следует, что при условии f=const изменение на­пряжения приводит к соответствующему изменению магнитного потока асинхронной машины. Так как в номинальном режиме магнитная цепь двигателя насыщена рис.10, то подача на обмотку статора напряжения выше

Рис.10. Кривая намагничивания асинхронного двигателя.

номинального приводит к значительному увеличении то­ка намагничивания I10. У двигателей общепромышленного назначения ток холостого хода составляет I10=(0,25..0,35)I1НОМ, по­этому повышение напряжения на 20..30% может увеличить ток хо­лостого хода до значений, превышающих номинальный ток I1НОМ и двигатель может нагреться этим

током сверх допустимой температуры даже при отсутствии полезной нагрузки на его валу. Поэтому в дальнейшем будет рассматриваться влияние на механические характеристики асинхронной машины только изменения напряжения от номинального значения до нуля.

Итак, пусть напряжение U1, подаваемое на статорную обмот­ку асинхронного двигателя, уменьшается от номинального значения. Угловая скорость вращения магнитного поля не зависит от напряже­ния ω1=2πf/p, следовательно, все механические характеристи­ки пройдут через одну точку на оси ординат, соответствующую режиму идеального холостого хода асинхронного двигателя (S=О). Момент, развиваемый двигателем при любом скольжении, пропорцио­нален квадрату приложенного напряжения (56), а токи обмоток статора и ротора пропорциональны приложенному напряжению (52) и (53);

 
 


I1=U1[1/Zm+ 1/(Z1+Z /2S)].

 
 

u11>u12>u13

Рис.11. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения источника питания

Из приведенного на рис.11 семейства механических характеристик асинхронной машины при изменении напряжения видно, что критичес­кое скольжение для всех характеристик остается неизменным, не­зависящим от приложенного напряжения (57)

 
 


Крутизна характеристик при понижении напряжения возрастает, но так как Sк остается неизменным, то регулирование скорости дви­гателя возможно лишь в узких пределах.

Коэффициент мощности при понижении напряжения имеет тенден­цию к увеличению, особенно заметному при небольших нагрузках, так как уменьшается намагничивающий ток двигателя.

Чтобы определить, как влияет изменение напряжения на КПД двигателя, примем момент статического сопротивления МС, созда­ваемый рабочей машиной, постоянным, не зависящим от угловой ско­рости вращения. Тогда при уменьшении напряжения механические по­тери остаются практически без изменения, потери в стали уменьша­ются приблизительно пропорционально квадрату напряжения источни­ка питания, потери в обмотке ротора увеличиваются пропорциональ­но I22 (ΔРЭ2=m2I22r2, MC=M=CMI2’Фm, при уменьшении магнитного потока Фm возрастает ток ротора I2’ с тем, чтобы момент оставался постоянным), потери в обмотке ста­тора зависят от соотношения между токами I10 и I2, из которых ток намагничивания I10 уменьшается, а ток ротора возрастает. В целом КПД асинхронного двигателя при малых нагрузках с уменьшением напряжения возрастает, а при увеличении нагрузки падает.

Приведенный выше анализ влияния изменение напряжения источ­ника питания на механические характеристики асинхронной машины выполнен без учета влияния насыщения стали и вытеснения токов в стержнях обмотки ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя. Эти явления приводят к еще большему уменьшению значений мо­мента и тока асинхронного двигателя при уменьшении напряжения, подводимого к обмотке статора, по сравнению с теми значениями, которые определяются по формулам (52) и (56).


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  




Подборка статей по вашей теме: