§5. Механическая характеристика ад.

Важное значение для оценки свойств АД имеет механическая характеристика, которая представляет собой зависимость:

или .

Для построения механической характеристики используется выражение (19), в котором все величины, кроме скольжения, считаются постоянными.

n

Формула Клосса: , М_К и S_KP берутся в таблицах.

Физический вид механической характеристики объясняется аналогичным характером изменения активной составляющей тока ротора. Т.е. с увеличением скольжения I_2a сначала растёт, а затем, вследствие увеличения частоты тока ротора , увеличивается индуктивное сопротивление обмотки ротора и угол сдвига ψ₂, и составляющая начинает уменьшаться, несмотря на увеличение полного тока ротора.

Анализ механической характеристики показывает, что при включении АД в сеть, пока ротор ещё неподвижен (S = 1), в нём создается начальный пусковой момент (точка n на характеристике). Если мы подставим S = 1 в (19), то получим:

.

Под действием пускового момента ротор начинает вращаться, а скольжение уменьшается:

,

а электромагнитный момент увеличивается.

При скольжении, называемом критическим, момент достигает своего максимального значения. Для определения критического скольжения нужно взять производную формулы (19) и приравнять её к нулю:

.

В результате получаем:

. (20)

Подставляя (20) в (19), после преобразования получим формулу, по которой можно определить максимальный момент:

. (21)

Из (21) следует, что не зависит от. В то же время, согласно выражению (20), это сопротивление оказывает влияние на критическое скольжение, при котором АД развивает максимальный момент. После достижения моментом максимального значения частота вращенияпродолжает увеличиваться, скольжение продолжает уменьшаться, а момент начинает уменьшаться и происходит это до тех пор, пока электромагнитный момент не станет равен сукмме противодействующих моментов:

.

Т.о. точка А делит механическую характеристику на 2 участка: ОА и Аn.

Проанализируем работу АД на участке ОА. Пусть рабочий механизм создаёт тормозной момент М_{т ном}, соответствующий номинальной нагрузке двигателя. Тогда установившийся режим работы АД будет определяться точкой Н с координатами S_ном и М_ном на механической характеристике. Этой нагрузке соответствует равновесие моментов:

.

Если М_Т увеличится до (), то равенство моментов нарушится:

.

Это вызовет уменьшение частоты вращения ротора до значения , а скольжение увеличится. В соответствии этим увеличится также эдс вращающегося ротора:

.

И ток ротора I₂ тоже увеличится. В результате М увеличится до величины пока вновь не наступит равновесие моментов (это точка В на характеристике):

.

Аналогично рассматривается случай уменьшения нагрузочного момента до значения (самостоятельно).

Под устойчивой работой АД понимается его способность самостоятельно восстанавливать равновесие моментов и соответствующую частоту вращения ротора при изменении нагрузки двигателя. Устойчивая работа АД возможна только на участке ОА, т.е. при . Дело в том, что на этом участке любые изменения нагрузочного моментаприводят к изменению, аналогично изменяется электромагнитный момент().

; .

Работа АД становится устойчивой при скольжении (точка А неустойчивая). Это участок Аn. Так если М = М_max, то даже небольшое увеличение нагрузочного момента вызовет увеличение скольжения. А следовательно уменьшение электромагнитного момента. Это происходит из-за уменьшения активной составляющей тока ротора. Это приводит к дальнейшему увеличению разности моментов и увеличению скольжения до тех пор, пока(точкаn). Т.о. при М_max и наступает предел устойчивой работы двигателя, а значит устойчивыми условиями работы двигателя являются:

; .

При их выполнении двигатель должен работать устойчиво не только при номинальной нагрузке, но и будет способен выдержать некоторые перегрузки. Чтобы перегрузки двигателя не приводили к его остановке необходимо, чтобы двигатель обладал перегрузочной способностью:

.

Работа АД в зоне устойчивости является также и наиболее экономичной, т.к. соответствует малым значениям :

.