МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ

После изучения данной главы студент должен:

знать

  • • теоретические основы построения механической характеристики асинхронного трехфазного двигателя;
  • • способы регулирования частоты вращения ротора;
  • • типы преобразователей частоты для плавного регулирования скорости;

уметь

  • • решать задачи по определению допустимого падения напряжения сети при работе асинхронного двигателя;
  • • грамотно ориентироваться при подборе оборудования с электроприводом, работающего в маломощных сельских сетях;

владеть

  • • спецификой регулирования скорости асинхронного двигателя;
  • • навыками разрешения проблем, возникающих в производственных условиях при пуске двигателя в маломощной сети.

Уравнение естественной механической характеристики асинхронного двигателя

Методика вывода и построения механической характеристики двигателя заключается в том, что в уравнении момента все составляющие в функции электрических величин заменяются на составляющие в функции скольжения.

Представим асинхронный двигатель в виде схемы (рис. 3.1), где 1/, и U2 — напряжения на обмотках статора и ротора соответственно; R — сопротивление одной фазы пускорегулирующего реостата; Е{ и Е2 — ЭДС в обмотках статора и ротора соответственно; — количество витков обмотки статора; г, и г2 — активное сопротивление обмотки статора и ротора; х{ и х2 — индуктивное сопротивление обмотки статора и ротора

где /2 — частота тока в роторе; Ь2 — индуктивность обмоток ротора; 2п ? /, • L220 — индуктивное сопротивление неподвижного ротора, обычно величина постоянная для данного двигателя.

Тогда

Аналогично ЭДС вращающегося ротора

где E2q — ЭДС неподвижного ротора, величина постоянная для определенного двигателя, которая в паспорте двигателя указывается как Сротора.

Естественная механическая характеристика определяется или рассчитывается при условии постоянства следующих параметров:

Искусственная механическая характеристика (промежуточная) получится при изменении хотя бы одного из этих параметров.

Из электротехники известно, что

где с — коэффициент, учитывающий конструктивные особенности двигателя; Ф — результирующий вращающий магнитный поток; /2 • cos(p2 — активный ток ротора; ср2 — угол сдвига между ЭДС (Е2), наведенной в роторе, и током ротора (/2).

Известно, что магнитный ноток (Ф), полный ток ротора (/2) и cos(p2 являются функциями скольжения, г.е.

Схема асинхронного двигателя с фазным ротором

Рис. 3.1. Схема асинхронного двигателя с фазным ротором

Также из электротехники известно, что где /— обмоточный коэффициент, откуда

Из электротехники же известно, что

Отношение Ех2о = k называется коэффициентом трансформации. А также для короткозамкнутого двигателя

т.е.

Подставляя (3.6)—(3.8) в уравнение (3.4) и учитывая (3.9), получим

Обозначим как величины постоянные

Тогда уравнение (3.10) примет вид

Проанализируем уравнение (3.11) и механические характеристики при U = const. Характерными точками для построения графика являются:

  • 1) при s = 0 М = 0; скорость ротора равна синхронной скорости вращения магнитного поля статора;
  • 2) при s = 1 М = Мп; пуск двигателя;
  • 3) при s > 0 М > 0; режим двигателя;
  • 4) при s < 0 М < 0; режим генератора;
  • 5) при s —» ±°°, М —> 0, что объясняется тем, что ток /2 становится чисто реактивным и не развивает вращающего момента.

Поскольку в точках s = -со, 0, +°° момент М = 0, то между этими точками находятся экстремумы (максимум и минимум) момента. Тогда графическое изображение уравнения (3.11) примет вид, представленный на рис. 3.2.

Рассмотрим двигательный режим.

Графический вид уравнения механической характеристики асинхронного двигателя

Рис. 3.2. Графический вид уравнения механической характеристики асинхронного двигателя

Угловая скорость изменяется от 0 до со0, а скольжение — от +1 до 0. Номинальный момент определяется через поминальную мощность

Номинальное скольжение

Пусковой моментпуск) — это момент при со = 0. Он является каталожной величиной при UH = const, которая в каталоге выдается в виде относительного значения, кратности пускового момента р0 = Мпускн. Для асинхронных двигателей р0 = 1,2-=-2,0.

Максимальный, или критический, моменттах) определяет перегрузочную способность двигателя по моменту. В каталоге представлены кратности максимального момента рк = Мтахн. Для асинхронных двигателей |як = 1,8^2,5.

Приравнивая dM/ds к нулю, определяют значение критического скольжения а*к, при котором двигатель развивает максимальный момент:

Для асинхронных двигателей sK = 0,06^-0,25.

Подставляя (3.12) в (3.11), определяют максимальный момент

Из выражения (3.13) видно, что максимальный момент Мшах асинхронного двигателя:

  • а) не зависит от активного сопротивления;
  • б) пропорционален квадрату напряжения;
  • в) в генераторном режиме несколько больше (Ег = 1/,+ /2 • г), чем в двигательном л = t/j - /2г).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >