Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Вращающий момент двигателя пропорционален произведению магнитного потока вращающегося поля и активной составляющей тока в обмотке фазы ротора.
Для устойчивой работы двигателя важно, чтобы автоматически устанавливалось равновесие вращающего и тормозного моментов. Это равновесие в асинхронном двигателе осуществляется следующим образом: при увеличении нагрузки на валу тормозной момент становится больше вращающего момента, вследствие чего частота вращения ротора уменьшается, т.е. скольжение увеличивается. Это вызывает увеличение вращающего момента, и равновесие моментов восстанавливается при большем скольжении. Однако зависимость вращающего момента от скольжения довольно
(8.6)
Дф = СдФтвр/2 COS(P2,
(8.7)
191
сложна, так как в уравнении вращающего момента (8.7) от него зависят величины I2, Фтвр и cos(p2.
Ток фазы ротора I2 с увеличением скольжения увеличивается вследствие увеличения ЭДС E2, пропорциональной скольжению. Сначала, пока индуктивное сопротивление рассеяния обмотки фазы ротора s(oLpac2 мало по сравнению с ее активным сопротивлением R^2, значение тока при увеличении скольжения увеличивается быстро, а затем, когда s(aLpac2 > Rb2 — медленно.
Коэффициент мощности цепи ротора ^
вследствие увеличения скольжения уменьшается сначала медленно, а затем быстро.
От скольжения зависит и магнитный поток двигателя Фтвр, хотя и в меньшей степени. С увеличением скольжения увеличивается ток фазы статора, а следовательно, уменьшаются ЭДС (7.10)
Величины I2, Фт и cos ф2 различно зависят от скольжения: одна из них (I2) увеличивается с увеличением скольжения, а две другие (Фтвр и cos(p2) — уменьшаются. Следовательно, определенному значению скольжения, называемому критическим скольжением sKp, должно соответствовать максимальное значение вращающего момента.
Обычно максимальный вращающий момент двигателя соответствует небольшим скольжениям, примерно 0,04 у двигателей большой мощности и до 0,14 у двигателей малой мощности.
-E1 = Ux -Z001I1
и пропорциональный ей магнитный поток (7.11)
Ф,
= EJAMfWx.
График характерной зависимости вращающего момента от скольжения Л/вр(5) (рис. 8.13) разделяют на области устойчивой 0 < 5 < sKp и неустойчивой sKp< s< 1 работы двигателя.
'кр
Рис. 8.13
В области устойчивой работы увеличение (уменьшение) тормозного момента на валу двигателя приводит к увеличению (уменьшению) скольжения и одновременному увеличению (уменьшению) вращающего момента. В результа-
192
Рис. 8.14
те переходного процесса равновесие моментов восстанавливается при новом значении скольжения.
В области неустойчивой работы двигателя увеличение тормозного момента на валу приводит к увеличению скольжения и одновременному уменьшению вращающего момента, что еще больше увеличивает скольжение вплоть до остановки двигателя
(S= 1).
Максимальный вращающий момент определяет перегрузочную способность асинхронного двигателя. Его типовое значение больше номинального в 2—2,5 раза. Вращающий момент не зависит от активного сопротивления цепи ротора, в то же время критическое скольжение 5кр пропорционально активному сопротивлению. Следовательно, увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит к увеличению критического скольжения, не изменяя максимальный вращающий момент. Это используется для улучшения условий пуска двигателей с фазным ротором.
Максимальный вращающий момент пропорционален U2, что делает асинхронный двигатель чувствительным к снижению напряжения питающей сети.
У некоторых асинхронных двигателей зависимость M110(S) на участке sKp<s< 1 имеет провал (показан на рис. 8.13 штриховой линией), вызванный высшими гармоническими составляющими зубцовых полей.
Механическая характеристика п(Мвр) асинхронного двигателя приведена на рис. 8.14. При значениях вращающего момента О < Мвр < Mwmax частота вращения ротора асинхронного двигателя изменяется незначительно. Следовательно, механическая характеристика асинхронного двигателя жесткая.
8.8. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Рабочими характеристиками называют зависимости частоты вращения п, вращающего момента Мвр, коэффициента мощности costp, и КПД л двигателя от полезной механической мощности P2 на его валу (рис. 8.15). Рабочие характеристики снимаются при номинальных значениях частоты / питающей сети и напряжения между выводами фаз статора Ux = ?/1ном.
Так как мощности P2 ~ Рыех = МврЛр, то зависимость п(Р2), называемая скоростной характеристикой, мало отличается от механической характеристики двигателя H(M^) (см. рис. 8.14). Она тоже может быть названа жесткой, при этом скольжение s (P2) = (пх - H)Jnx.
193
s, n,cosq>[, Л. M4» Л
Wx-
/=/„
'ном»
I1M.
COS(P1
п
Вращающий момент Мвр, развиваемый двигателем, складывается из полезного момента M6P2 = = /УЦ, преодоления нагрузки на валу двигателя и момента холостого хода Мврх, который определяется механическими потерями в двигателе и не зависит от его нагрузки.
Рис. 8.15
Нелинейность зависимости Л/вр(^2) объясняется уменьшением частоты вращения ротора с
увеличением мощности P2. Аналогичен характер зависимости 1{(P2). Нелинейность зависимости COS(P1(P2) обусловлена тем, что активная составляющая тока двигателя пропорциональна его механической нагрузке, а реактивная индуктивная составляющая от нее практически не зависит.
