2.2. Механическая характеристика ад

Рис. 13.7

Для АД важнейшей характеристикой является зависимость , которая связывает две механические величины, частоту вращения ротора и вращающий момент М (рис. 13.7), и называется механической характеристикой асинхронного двигателя. Эта характеристика может быть получена опытным путем или построена по паспортным данным АД.

В паспорте АД приводятся следующие параметры: тип двигателя, Р_н – номинальная (полезная механическая) мощность, U_н – номинальное напряжение для различных способов включения обмоток статора, n_н – номинальная частота вращения (или номинальное скольжение s_н),_н – номинальный КПД, сos _н – номинальный коэффициент мощности и т.д. В каталогах дополнительно указываются - кратность пускового тока (отношение пускового тока к номинальному току), – кратность пускового момента (отношение пускового момента к номинальному моменту) и – перегрузочная способность (отношение максимального момента к номинальному моменту) и другие.

Зависимость электромагнитного момента М от напряжения , скольжения s, частоты сети f и параметров машины определяется в виде

, (13.3)

где М – момент на валу АД;

Ω₀ – угловая скорость вращения магнитного поля;

– действующее значение фазного напряжение сети;

s – скольжение;

R₁ – активное сопротивление фазы статора;

– активное сопротивление фазы ротора, приведенное к числу витков неподвижного ротора;

– индуктивное сопротивление фазы статора;

– индуктивное сопротивление фазы ротора, приведенное к числу витков неподвижного ротора.

Из приведенной формулы (13.3) видно, что электромагнитный момент (М) АД при заданной частоте сети и заданных параметрах АД пропорционален квадрату напряжения .

. (13.4)

При построении характеристики по паспортным данным точки кривой определяются аналитически согласно зависимостям (13.5) – (13.7), скольжение в этом случае задается в относительных единицах и используется как промежуточная переменная:

; (13.5)

; (13.6)

, (13.7)

где s_кр – критическое скольжение, соответствующее максимальному моменту М_max;

s_н – номинальное скольжение.

Номинальный момент двигателя определяется из выражения номинальной мощности на валу двигателя:

, (13.8)

где _н – номинальная угловая скорость вращения ротора;

n_н – номинальная частота вращения ротора двигателя.

Формула (13.6), полученная из зависимости (13.3), является приближенной и дает хорошее совпадение с реальной характеристикой для всех АД в зоне устойчивой работы двигателя (0≤s≤ s_кр).

2.3. Рабочие характеристики ад

Рабочие характеристики (рис. 13.8) показывают зависимость тока , активной мощности Р₁, КПД , частоты вращения ротора и коэффициента мощности двигателя от мощности на валу двигателя Р₂ или от .

Некоторые рабочие характеристики асинхронного двигателя изображены на рис. 13.8.

Рис. 13.8

В режиме холостого хода: , . Значение тока зависит от магнитного сопротивления магнитопроводов статора и ротора, но главным образом, от сопротивления воздушного зазора между ними; поэтому зазор делают небольшим – порядка десятых долей миллиметра, тем не менее, ток в зависимости от мощности двигателя, что на порядок больше по сравнению с относительным значением тока у трансформаторов. Ток имеет активную составляющую, связанную с потерями в магнитопроводе и в обмотке статора.

По мере роста нагрузки на валу увеличивается ток статора, в основном его активная составляющая. Коэффициент мощности в режиме холостого хода определяется мощностью потерь в магнитопроводе .

Обычно имеет значение 0,2 ÷ 0,3, что указывает на нежелательность длительной работы двигателя без нагрузки. При увеличении нагрузки возрастают активная составляющая тока и , но при нагрузке, близкой к номинальной, рост замедляется из-за увеличения реактивной мощности полей рассеяния, при номинальной нагрузке .