А) Определение рабочих характеристик опытным путем.

Под рабочими характеристиками или рабочими кривыми асинхронного двигателя обычно понимаются следующие зависимости:

I₁, cosφ₁, η, s = f(P₂) при U₁ = const и f = const (рис. 3-54).

Рис. 3-54. Рабочие характеристики двигателе на 10 кВт, 220/380 В, 1500 об/мин.

Рабочие характеристики двигателей небольшой мощности могут быть найдены путем непосредственного измерения тока I₁, мощности P₁, частоты вращения n₂ и момента на валу М_в при различных нагрузках двигателя. Нагрузка двигателя при этом осуществляется с помощью какого-либо тормоза, позволяющего измерить создаваемый им тормозящий момент М_в, кг·м.

При опыте непосредственной нагрузки напряжение U₁ и частоту тока f₁ устанавливают равными номинальным значениям U_1н и f_1н. По данным измерений рассчитывается мощность, Вт,

и коэффициенты:

  ; .

Определение рабочих характеристик путем непосредственного измерения указанных величин обычно не дает достаточно точных результатов, так как измерения M_в и п₂ практически трудно выполнить с надлежащей точностью. Погрешность при определении P₂ дает примерно ту же погрешность при определении η. Поэтому обычно не рекомендуется определять к.п.д. η электрических машин по данным непосредственного измерения Р₁ и Р₂, если значение η >0,50. Однако в последнее время вследствие усовершенствования тормозов, позволяющих более точно измерить вращающий момент, метод непосредственного определения к.п.д. используется и в том случае, когда примерно значение η  0,70. Значение n₂ близко к значению n₁, поэтому погрешность, допущенная при измерении n₂, сильно скажется на значении s. Скольжение s значительно более точно определяется по данным измерения частоты f₂ тока ротора — по формуле .

Если производится испытание малых машин (P_н  0,4 кВт), то обычно используется метод непосредственного определения рабочих характеристик.

2-8. Пуск асинхронных двигателей

А) Общие замечания.

Вопросы, связанные с пуском в ход электрических двигателей, имеют большое практическое значение. При их разрешении приходится считаться с условиями работы сети, к которой приключается двигатель, и с требованиями, которые предъявляются к электроприводу. Под электроприводом понимается устройство, состоящее из электродвигателя вместе с относящейся к нему аппаратурой и предназначенное для приведения во вращение рабочей машины (какого-либо станка, насоса, вентилятора, экскаватора, прокатного стана, конвейера и др.).

Для оценки пусковых свойств электродвигателя установлены следующие основные показатели:

1. начальный пусковой ток I_нач или его кратность I_нач/I_н;

2. начальный пусковой момент М_нач или его кратность М_нач/М_н.

Кроме того, в ряде случаев имеет значение продолжительность разбега двигателя вместе с приводимым им во вращение механизмом и иногда плавность разбега.

Б) Двигатели с фазным ротором

 Двигатели с контактными кольцами пускаются в ход при помощи реостата, включаемого в роторную цепь и называемого пусковым. Соответствующая схема приведена на рис. 3-58.

Рис 3-58. Схема пуска в ход трехфазного асинхронного двигателя с контактными кольцами (РМ — рабочая машина).

По формуле (3-134), подставив в нее  вместо г , можно найти зависимость М_нач = f( ), где  — сопротивление обмотки ротора, а  — переменное сопротивление пускового реостата (оба сопротивления приведены к обмотке статора). Эта зависимость представлена на рис. 3-59.

Рис. 3-59. Зависимость начального вращающего момента от активного сопротивления роторной цепи.

Она показывает, что при увеличении  начальный момент М_нач сначала возрастает и достигает, максимума при значении  [см. (3-131), где вместо  нужно взять  и принять s_к = 1] и затем падает. Одновременно с возрастанием М_нач при увеличении  будет уменьшаться I_нач вместе с уменьшением  [см. (3-128), где  нужно заменить через  и взять s = l]. С физической стороны это будет ясно, если мы обратимся к выражению (3-113), полученному согласно закону электромагнитных сил. Оно показывает, что момент зависит не только от I₂, но и от соsψ₂ (см. также рис. 3-42).

На рис. 3-60 показано изменение вращающего момента при выключении ступеней пускового реостата за время разбега двигателя.

Рис. 3-60. Кривые М = f (s) при различных сопротивлениях  роторной цепи (зигзагообразная линия соответствует изменению пускового момента при выключении ступеней реостата во время разбега двигателя).

Двигатель с контактными кольцами, пускаемый в ход при помощи пускового реостата, обладает хорошими пусковыми характеристиками. Здесь за все время разбега мы можем иметь большой пусковой момент и тем самым сократить время разбега. При этом пусковой ток имеет относительно небольшое значение и, следовательно, подключение двигателя к электрической сети, особенно маломощной, не будет вызывать резких изменений режима ее работы.

Пусковые реостаты изготовляются из проволоки или ленты, обычно намотанной в виде спирали на фарфоровые столбики. Для проволоки или ленты берут металл повышенного удельного сопротивления (нихром, фехраль и др.), обладающий высокой износоустойчивостью, и иногда железо или чугун. Такие реостаты имеют воздушное охлаждение, если они предназначаются для частых пусков в ход, или масляное охлаждение. В последнем случае спирали помещаются в баке с маслом. Переключение ступеней реостата, присоединенных к контактам, помещенным на доске из изоляционного материала, производится при помощи ручки, скользящей по контактам.

Применяются также жидкостные пусковые реостаты, состоящие обычно из бака с содовым раствором и пластин, опускаемых в бак. Пластины соединяются со щетками, наложенными на контактные кольца.

Следует иметь в виду, что пусковые реостаты рассчитываются на кратковременную нагрузку, и поэтому их ступени нельзя оставлять на долгое время под током во избежание чрезмерного нагрева.

Иногда двигатели с контактными кольцами снабжаются приспособлением, позволяющим замкнуть кольца накоротко, когда выведен весь реостат, и при этом поднять щетки. Таким. образом, устраняются потери на трение щеток о кольца и электрические потери в их переходных контактах. В последние годы от таких приспособлений отказываются, так как их применение удорожает двигатель и усложняет уход за ним.

При пуске в ход двигателя с контактными кольцами нужно до включения рубильника или масляного выключателя убедиться в том, что весь реостат введен в цепь ротора. После включения надо пусковое сопротивление выводить постепенно, чтобы стрелка амперметра, который должен быть включен в цепь статора, не отклонялась дальше допустимого значения.