3.4.4. Характеристики асинхронного двигателя

Существуют два метода получения данных для построения рабочих характеристик асинхронных двигателей:

1. Метод непосредственной нагрузки – заключается в опытном исследовании двигателя в диапазоне нагрузок от х. х. до режима номинальной нагрузки с измерением необходимых параметров. Этот метод применяют для двигателей мощностью не более (10÷15) кВт.

2. Косвенный метод – заключается в выполнении опыта х. х. и опыта к. з. Его применение не ограничивается мощностью двигателя. Опыты х. х. и к. з. асинхронных двигателей аналогичны таким же опытам трансформаторов, но имеют и некоторые особенности, обусловленные наличием у двигателей вращающегося ротора.

а) Опыт х. х. осуществляется при питании двигателя от регулятора напряжения, изменяя его в широких пределах; при этом вал двигателя свободен от механической нагрузки (рис.49). Опыт начинают с повышенного напряжения питания U1 = 1,15 U1 ном, затем постепенно понижая его до 0,4 U1 ном, снимают показания вольтметра (U0), амперметра (I0), ваттметра (P0) в 5÷7 точках. Затем вычисляют сумму магнитных и механических потерь P´0:

P´0 = P0-(m1×I0×r1),

где m1 – число фаз обмотки статора, r1 – активное сопротивление одной фазы обмотки статора.

Коэффициент мощности для режима х. х. cos φ0:

cos φ0 = P0/(m1×U1×I0).

По результатам измерений и вычислений строят характеристики х. х.: I0 = f(U1), P0 = f(U1), P´0 = f(U1), cos φ0 = f(U1) (рис. 50).

Рис. 49. Схема включения трёхфазного асинхронного двигателя при опытах холостого хода и короткого замыкания.

Рис. 50. Характеристики холостого хода трёхфазного асинхронного двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин).

б) Опыт к. з. осуществляется при жёстко закреплённом роторе двигателя, предварительно установленном в положение, соответствующее среднему току к. з. Iк. Предельное значение тока статора при опыте к. з. для двигателей мощностью до 1 кВт – Iк = (5÷7) I1 ном, для двигателей большей мощности - Iк = (2,5÷5) I1 ном. Затем, при предельном Iк, определяют соответствующее напряжение Uк и снимают его до значения, при котором Iк достигнет низшего значения, снимая при этом показания вольтметра (U0), амперметра (I0), ваттметра (P0) в 5÷7 точках.

Коэффициент мощности для режима к.з. cos φк:

cos φк = Pк/(m1×Uк×Iк).

По результатам измерений и вычислений строят характеристики к. з.: Iк = f(Uк), Pк = f(Uк), cos φк = f(Uк) (рис. 51).

Рис. 51. Характеристики короткого замыкания трёхфазного асинхронного двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин).

Кроме характеристик х. х. и к. з., работа асинхронного двигателя характеризуется рабочими характеристиками; представляющими собой зависимости частоты вращения n2 , момента на валу M2 , тока статора I1 , КПД η и коэффициента мощности cos φ1 от полезной мощности P2, т. е. n2 = f(P2)), M2 = f(P2), I1 = f(P2), η = f(P2) и cos φ1 = f(P2) при U1 = const и f1 = const (рис. 52).

Зависимость n2 = f(P2) является скоростной характеристикой, показывающей, что с увеличением мощности на валу двигателя P2 частота вращения n2 уменьшается.

Зависимость M2 = f(P2) показывает, что при n2 = const её график представляет прямую линию, но с увеличением нагрузки n2 уменьшается и график M2 = f(P2) имеет криволинейный вид.

Зависимость cos φ1 = f(P2) показывает, что при увеличении нагрузки cos φ1 возрастает, достигая максимума (0,8÷0,9) при нагрузке близкой к номинальной.

Вид графика η = f(P2) имеет характер, общий для всех электрических машин.

Рис. 52. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.