Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Изменение различных электрических и механических параметров двигателя в нормальном режиме описываются рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимость n₂, S, M₂, I, cos,  от мощности P₂ на валу двигателя при U₁=const и f= const, (рис 1).

Из механической характеристики (рис 2) видно, что в диапазоне изменения нагрузки от

н уля до M_m частота вращения n₂ двигателя меняется мало.

Но так как нагрузку двигателя можно оценивать механической мощностью P_2, то, следовательно, частота вращения n₂ меняется мало при изменении P₂ от нуля до номинального значения P_2ном. Скольжение ротора S связано с n₂ следующим образом:

.

При холостом ходе двигателя (P₂=0) n₂ n₁ и скольжение S мало отличается от нуля (S 0), с увеличением P₂ частота вращения n₂ несколько уменьшается, а скольжение ­­– возрастает. При P₂=P_2ном S=0,03 .

Тормозной момент M₂ на валу двигателя определяется выражением:

.

Так как с увеличением P₂ частота вращения ротора n₂ несколько уменьшается, то зависимость M₂ (P₂) несколько отклоняется от линейной.

Электромагнитный вращающийся момент M больше момента нагрузки M₂ на значение момента холостого хода M₀.

Ток статора I₁ определяется по формуле и имеет две составляющие: постоянную I₀ и переменную _, зависящую от нагрузки. При холостом ходе и , т.е. ток статора равен току холостого хода, значение которого у асинхронных двигателей достигает 40-60% от номинального значения I_1ном. При увеличении мощности P₂ увеличивается ток и ток . При увеличении тока от до ток статора увеличивается от до .

При холостом ходе I₁=I₀ и его основной составляющей является намагничивающая, совпадающая по фазе с магнитным потоком, коэффициент мощности cos₁₀ асинхронных двигателей очень мал (0,15-0,2).

С увеличением нагрузки двигателя, т.е. при возрастании тока , а, следовательно, и I₁ от I₁₁ до I₁₂ , угол сдвига ₁ уменьшается от ₁₁ до ₁₂ (см. рис. 3) (при уменьшении угла ₁, cos₁ соответственно возрастает).

При больших нагрузках двигателя с дальнейшим увеличением тока угол сдвига ₂ также возрастает из-за увеличения реактивного сопротивления ротора (₂ ) ,а угол сдвига ₁, а, следовательно, cos₁ останутся неизменными.

На рис. 3 видно, что при увеличении тока от I₂₃ до I_24, а, следовательно, и при увеличении тока I₁ от I₁₃ до I₁₄ угол сдвига ₁₃ не изменяется.

Характеристика (P₂) имеет вид, типичный для электрических машин. Сначала к.п.д. резко увеличивается, начиная от нуля, а затем при нагрузках двигателя, превышающих номинальную из-за увеличения электрических потерь мощности, изменяется мало.

3. Объект и средства исследования.

Исследуется трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором типа 44X90L4УЗ.

Номинальные данные электродвигателя: 2,2 кВт; 1420 ; В; А; =80%; cos₁=0,83.

Фазы обмотки статора могут быть соединены либо звездой, либо треугольником и включены в трех проводную сеть с напряжением соответственно 380 В или 220 В.

Нагрузкой двигателя служит генератор постоянного тока со смешанным возбуждением типа П-31, якорь которого соединен с ротором электродвигателя муфтой.

Номинальные данные генератора: 1,5 кВт; 1500 ; 220 В; 8,65 А; _г=79,5%.

К зажимам генератора подключен реостат нагрузки (РН).

Асинхронный электродвигатель и генератор постоянного тока закреплены на общем каркасе и размещены на полу под лабораторным стендом. Реостат нагрузки расположен также на полу с боковой стороны стенда. Для измерения тока и мощности, потребляемой электродвигателем из сети, служит измерительный комплект К-505, для измерения напряжения сети и напряжения на зажимах генератора используется универсальный вольтметр типа В7-26, а для измерения cos₁ – фазометр.

Частота вращения ротора электродвигателя измеряется счетчиком оборотов типа ЦАТ-3М.