6. Робочі характеристики асинхронного двигуна

Робочі характеристики асинхронного двигуна являють собою за­лежності ковзання S, частоти обертання ротора п₂, моменту М, сили споживаного струму І₁ витрачуваної потужності P₁, коефіцієнта потужності cos φ₂ та ККД η від корисної потужності Р₂ на валі маши­ни. Ці характеристики (рис. 88) знімаються за природних умов робо­ти двигуна, тобто коли двигун нерегульований, частота струму f₁ і напруга U₁ у мережі залишаються сталими, а змінюється лише навантаження на валі двигуна.

Зі збільшенням навантаження на валі двигуна ковзання зростає, причому в разі великих навантажень ковзання збільшується дещо швидше, ніж при малих навантаженнях. У разі холостого ходу двигу­на ковзання дуже мале (п₂ ≈ п₁ або S ≈ 0). За номінального наван­таження ковзання S = 3...5 %. Частота обертання ротора п₂ = п₁ (1 - S) = (60f₁/p) (1 - S).

Зі збільшенням навантаження на валі двигуна ковзання зростає, а частота обертання зменшується. Проте зміна частоти обертання зі збільшенням навантаження від 0 до номінального дуже незначна і не перевищує 5 %. Тому швидкісна характеристика асинхронного двигу­на є жорсткою — у кривої надто малий нахил до горизонтальної осі.

Обертаючий момент М, що розвивається двигуном, зрівноважений гальмівним моментом на валі М_г та моментом М₀, який іде на подо­лання механічних втрат: М = М_г + М₀ = P₂/Ω₂ + М_о, де Р₂ — корисна потужність двигуна; Ω₂ — кутова швидкість ротора.

У разі холостого ходу двигуна М = М_о; зі збільшенням наванта­ження на валі обертаючий момент також збільшується, причому за рахунок деякого зменшення частоти обертання ротора обертаючий момент збільшується швидше, ніж корисна потужність на валі.

Сила струму І₁ споживаного двигуном із мережі, нерівномірно змінюється зі збільшенням навантаження на валі двигуна. У разі хо­лостого ходу cos φ малий і сила струму має велику реактивну скла­дову. За малих навантажень на валі двигуна активна складова сили струму в статорі менша від реактивної складової, тому активна скла­дова незначною мірою впливає на силу струму І₁, що обумовлюється в основному реактивною складовою. Якщо навантаження великі, ак­тивна складова сили струму в статорі стає більш реактивною і зміна навантаження обумовлює значну зміну сили струму І₁.

Графічно залежність споживаної двигуном потужності Р₁ зображу­ється майже прямою лінією, яка незначною мірою відхиляється вгору у разі великих навантажень, що можна пояснити збільшенням втрат у статорній і роторній обмотках зі зростанням навантаження.

Коефіцієнт потужності змінюється залежно від навантаження на валі двигуна таким чином. У разі холостого ходу cos φ малий (до 0,2), оскільки активна складова сили струму в статорі, обумовлена втратами потужності в машині, мала порівняно з реактивною скла­довою цієї сили струму, яка утворює магнітний потік. Зі збільшенням навантаження на валі cos φ зростає (досягаючи найбільшого значен­ня — 0,8...0,9) внаслідок збільшення активної складової сили струму в статорі. У разі дуже великих навантажень cos φ дещо зменшується, оскільки внаслідок значного збільшення ковзання та частоти струму в роторі зростає реактивний опір обмотки ротора.

Крива ККД η має такий самий вигляд, як у будь-якої машини чи трансформатора. У разі холостого ходу ККД дорівнює нулеві. Зі збільшенням навантаження на валі двигуна ККД різко збільшується, а потім зменшується. Найбільшого значення ККД досягає за наван­таження, коли втрати потужності в сталі та механічні втрати, що не залежать від навантаження, дорівнюють втратам потужності в обмотках ротора і статора, які залежать від навантаження.