Механическая характеристика асинхронного электродвигателя

Преобразование энергии из электрической в механическую в АД связано с потерями энергии. Эти потери делят на механические, магнитные и электрические.

Из сети в обмотку статора поступает электрическая энергия с мощностью Рг. Часть этой энергии расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора, мощностью АРм1, а также электрических потерь в обмотке статора, обусловленных нагревом обмотки, мощностью

Оставшаяся часть мощности электрической энергии передается магнитным потоком на ротор, и поэтому называют ее электромагнитной мощностью:

Часть электромагнитной мощности затрачивается на покрытие электрических потерь в обмотке ротора:

Остальная часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность двигателя, называемую полной механической мощностью:

Полную механическую мощность можно записать как

Это выражение подставим в 12.39, получим

Из этого уравнения получим

т.е. мощность электрических потерь в роторе пропорциональна скольжению. Поэтому работа асинхронного двигателя более экономична при малых скольжениях.

Электромагнитный момент АД создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем машины. Электромагнитный момент М определяется через электромагнитную мощность:

2nf

где со0 = —---угловая частота вращения магнитного поля машины.

Р

Подставив в формулу (12.41) значение электромагнитной мощности из выражения (12.40), получим

т.е. электромагнитный момент асинхронного двигателя пропорционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Подставляя в (12.42) значение тока 12 из (12.35) получим электромагнитный момент, Н-м:

Воспользовавшись (12.42), и выразив электрические потери через ЭДС ротора E2s и ток в обмотках ротора 1'2 АРэ2 =m2E2sI2 cosy2 (х|/2 — угол сдвига фазы между током Г2 и Е2), учитывая со0 =2nf / р, получим другое выражение электромагнитного момента:

где См = m2pw2kо62 / лЙ.

Выражение (12.44) использовалось в виде уравнения (12.2) в параграфе 12.1.2.

Приняв в уравнении (12.43) т1 -3,хг2к (индуктивное сопротивление короткого замыкания) и 2nf - со0, исследуем его на экстремум. Для этого приравниваем производную dM / ds к нулю и получаем две экстремальные точки. В этих точках момент и скольжение равны:

где знак «+>> относится к области скольжений S > 0, а знак «-» к области S < 0. Значения Мк и sK называют «критическими».

Если разделить уравнение (12.45) на (12.46) и выполнить преобразования, то получаем компактную и удобную форму записи механической характеристики:

где a = jRj / R2.

На рис. 12.10 представлены механические характеристики АД: а — соответствует определенному чередованию фаз питающей сети (например, АВС); б — измененному порядку чередования двух фаз АД (например, ВАС). Механические характеристики а и б располагаются симметрично относительно начала координат.

Механические характеристики АД

Рис. 12.10. Механические характеристики АД

Точка 1: соответствует режиму идеального холостого хода АД. В этой точке:

Точка 2: соответствует режиму короткого замыкания АД, или начальному этапу пуска АД. В этой точке: 5 = 1; со = 0; М - Мк з = Мп — момент короткого замыкания и пусковой момент.

Точка 3: расположена на участке I (от точки 1 до 2) двигательного режима работы АД с критическим скольжением. В этой точке: s = 5К д; М = Мк д — критические параметры АД в двигательном режиме.

Точка 4: расположена на участке II (от точки 1 при стремлении со —> со) генераторного режима работы АД с критическим скольжением. В этой точке: s = -sK r; Мк = к г — критические параметры АД в генераторном режиме.

Точка 5: соответствует номинальному режиму работы АД в двигательном режиме с параметрами соном и Мном.

Участок III механической характеристики (от точки 2 при устремлении частоты со —> -оо) соответствует режиму работы АД, называемому режимом противовключения или электромагнитного тормоза.

С устремлением скольжения s—»+оо, частота вращения ротора устремляется со -» ±оо, а момент М асимптотически приближается к оси скорости.

В ряде случаев для АД мощностью более 1 кВт можно считать, что

=0. В этом случае уравнения (12.47), (12.45), (12.46) упрощаются и принимают соответственно вид

Если в выражение (12.48) вместо текущих значений момента и скольжения подставить их номинальные значения Мном и sHOM, то после преобразований получим:

где Хм = Мк / Мном — перегрузочная способность АД по моменту. Формула (12.51) связывает номинальное скольжение АД sH0M с критическим sK.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >