36.3. Повышение коэффициента мощности асинхронных двигателей.

Основной недостаток асинхронных двигателей — низкий коэффи­циент мощности cosφ.

Коэффициент мощности показывает, какая часть полной мощности, потребляемой двигателем преобразуется в полезную мощность.

Где:

- коэффициент мощности двигателя

- полная мощность, потребляемая двигателем

- индуктивная мощность

- полезная (активная) мощность

Данную формулу можно преобразовать относительно Р:

Анализ последней формулы показывает, что чем больше величина коэффициента мощности, тем больше полезная мощность на валу двигателя. Кроме того, анализ предыдущей формулы показывает, что увеличение коэффициента мощности при данной полной мощности можно добиться только уменьшением индуктивной мощности двигателя.

Для повышения cosφ применяют следующие меры:

1. Выбирают мощность двигателя в строгом соответствии с нагрузкой, так как работа двигателя при недогрузке влечет за собой низкий cosφ двигателя.

2. Так как реактивная мощность Q в двигателе носит индуктивный характер, то для ее уменьшения и, соответственно, повышения cosφ параллельно двигателю включают статические конденсаторы, которые своей емкостью компенсируют сдвиг фаз, обусловленный двигателями с индуктивной мощностью.

3. В случаях, когда асинхронный двигатель по условиям производ­ственного процесса длительно работает с нагрузкой меньше 50% номинальной мощности и имеет обмотку статора, допускающую переключение с треугольника на звезду, то при малых нагрузках обмотку статора двигателя, соединяемую при нормальной нагрузке треугольником, переключают в звезду. При этом фазное напряже­ние понижается в раз, вследствие чего магнитный поток умень­шается тоже примерно в раз, что уменьшает реактивный намаг­ничивающий ток и потери в стали, повышает cosφ и к. п. д. дви­гателя.

Занятие 37. Вращающий электромагнитный момент двигателя.

Электромагнитный момент М, развиваемый асинхрон­ным двигателем, можно определить двумя способами: через электромагнитную мощность Р_эм и через полную механи­ческую мощность двигателя Р₂'

Через механическую мощность электромагнитный момент выражается:

где: — полная механическая мощность, Вт;

ω - механическая угловая скорость вращения ротора, 1/с;

п₂ - частота вращения ротора, об/мин.

Через электромагнитную мощность Р_эм электромагнитный момент выражается:

Где: - частота сети

р – число пар полюсов

- частота вращения вращающегося магнитного поля статора,1/с

- частота вращения магнитного поля статора, об/мин.

При эксплуатации электрических двигателей часто приходится определять момент по известной механической мощности Р₂ (кВт) и частоте вращения n (об/мин).

Тогда :

, Н/м

из этой формулы можно определить мощность Р₂ :

, кВт

На практике при исследовании свойств используют формулу крутящего момента, позволяющую оценить изменение крутящего момента в процессе включения и работы асинхронного двигателя.

Где:

=3 – число фаз двигателя

U₁ – напряжение, приложенное к фазе двигателя

r₁ - активное сопротивление обмотки статора

r₂ - активное сопротивление обмотки ротора

х₁ - индуктивное сопротивление обмотки статора

х₂ - индуктивное сопротивление обмотки ротора

s - скольжение двигателя

Анализ данной формулы показывает, что все входящие в формулу величины ( кроме скольжения s) являются постоянными величинами. В процессе работы двигателя изменяется скольжение от s =1 при пуске до s_min при холостом ходе. Напомним, что скольжением называется относительная величина, характеризующая замедление скорости вращения ротора относительно скорости вращения вращающегося поля статора.

Где: n₁ – скорость вращающегося магнитного поля статора.

n₂ – скорость вращения ротора

При пуске s = 1 , при номинальном режиме работы двигателя s= 2 – 8 % .

Таким образом, вращающий момент зависит от скольжения двигателя. График зависимости М = f (s) называется пусковой характеристикой двигателя.(см. Зан.38)