2. Устойчивость ад

Устойчивость определяется тем, что при увеличении момента на валу двигателя, электромагнитный момент должен увеличиваться. Проиллюстрируем это с помощью механических характеристик.

М, Н·м ω, рад/с

М_К ω₀

S_K 1 S М_П М_К М,Н·м

Рисунок 3.3 – Механические характеристики АД

Областью устойчивой части характеристики М(S) является линейная часть характеристики при изменении скольжения в диапазоне от нуля до критического значения скольжения S_K (рабочая область) и соответственно область характеристики М(ω) в диапазоне момента от нуля до критического значения момента М_К.

2. Понятие естественной и искусственной механических характеристик ад

Естественными механическими характеристиками АД называются характеристики, построенные при номинальном напряжении, подводимые к статорной обмотке, отсутствии добавочных сопротивлений в цепи ротора и при номинальной частоте питающей сети (рис.3.4).

ω рад/с

ω₀

ω_ном

М_НОМ. М_П М_К М, Н·м

Рисунок 3.4 – Естественная механическая характеристика АД

Область этой характеристики при изменении момента от нулевого значения до критического значения является практически линейной, обладает большой жесткостью и называется рабочей частью характеристики ( ). Нелинейная часть характеристики, которой соответствует изменение скольжения от критического значения до единицы называется нерабочей частью характеристики, на которой АД работает неустойчиво.

Искусственными механическими характеристиками АД называются характеристики при отклонении одного из перечисленных выше параметров от значений соответствующих понятию естественная характеристика.

Рассмотрим искусственные механические характеристики АД:

1. Искусственные механические характеристики АД при изменении напряжения (понижение напряжения), подводимого к обмотке статора (рис. 3.5)

ω рад/с 0

U=U_HOM.

ω₀ U^׀<U_HOM.

S_КР. U^׀׀<U^׀

S

М_К М, Н·м

Рисунок 3.5 – Искусственные механические характеристики АД при изменении напряжения, подводимого к обмотке статора

При уменьшении питающего напряжения, уменьшается значение критического момента пропорционально квадрату напряжения и как следствие снижается перегрузочная способность двигателя. Также уменьшается значение пускового момента, критическое значение скольжения не изменяется. При одном и том же значении момента на валу двигателя угловая скорость вращения уменьшается. Угловая скорость вращения идеализированного ХХ не изменяется. Жесткость рабочих частей механических характеристик падает, что приводит к потере устойчивости.

2. Искусственные механические характеристики АД при введении добавочного сопротивления в цепь ротора – реостатная характеристика (рис. 3.6). Такие характеристики реализуются только для АД с фазным ротором.

ω рад/с 0 R_ДОБ.=0 (ест.)

ω₀ R^׀_ДОБ.

R^׀׀_ДОБ.> R^׀_ДОБ.

S

М_К М, Н·м

Рисунок 3.6 – Искусственные механические характеристики АД при введении добавочного сопротивления в цепь ротора – реостатная характеристика

При увеличении добавочного сопротивления, вводимого в цепь ротора (активного сопротивления), значение критического момента не изменяется, значение пускового момента увеличивается, также увеличивается значение критического скольжения. Величина угловой скорости при одном и том же моменте уменьшается, следовательно, снижается устойчивость характеристик. Угловая скорость вращения идеализированного ХХ не изменяется.

3. Искусственные механические характеристики АД при изменении числа пар полюсов (рис. 3.7). Реализуются изменением схемы соединения фаз статорной обмотки, при этом изменение кратно двум.

ω рад/с 0

(р)

2ω₀

(2р)

ω₀

S

М_К М, Н·м

Рисунок 3.7 – Искусственные механические характеристики АД при изменении числа пар полюсов

При изменении числа пар полюсов, изменяется угловая скорость вращения магнитного поля. Если число пар полюсов увеличить вдвое, то угловая скорость идеализированного холостого хода уменьшится в два раза. Жесткость механических характеристик не изменяется.

3. Искусственные механические характеристики АД при изменении частоты напряжения, подводимого к статору – частотные характеристики (рис. 3.8). Частоту можно изменять как в большую, так и в меньшую сторону.

ω рад/с 0

f^׀׀>f_HOM.

ω^׀׀₀ f=f_HOM.

ω₀ f^׀<f_HOM.

ω^׀₀

S

М, Н·м

Рисунок 3.8 – Искусственные механические характеристики АД при изменении частоты напряжения, подводимого к статору – частотные характеристики

При увеличении частоты относительно номинального значения, увеличивается угловая скорость вращающего магнитного поля, а критический момент и пусковой момент уменьшаются. При уменьшении частоты относительно номинального значения, уменьшается угловая скорость вращающего магнитного поля, а критический момент и пусковой момент увеличиваются.