2.Естественные и искусственные характеристики ад с к.З. Ротором.

Модель АД в осях XY:

- синхронная скорость;

где - сопротивление ротора, приведенное к обмотке статора;

- взаимная индуктивность между обмотками статора и ротора, расположенных по одной оси;

Представим данную систему в комплексной форме, получим:

- ток намагничивания ;

Учтя, что для установившегося режима , и подставив выражения для потокосцеплений в первые два уравнения получим:

Введем обозначения:

Индуктивные сопротивления: ; .

Индуктивное сопротивление цепи намагничивания:

- скольжение, это разность скоростей поля и ротора, которая определяет частоту тока ротора .

Получаем систему на основе которой составляется Т- образная схема замещения.

Для практических расчетов, более удобна Г- образная схема замещения:

Для практических расчетов можно считать, что

По схеме замещения ток ротора определяется:

эти формулы можно представить как электромеханические и механические характеристики, но при графическом изображении по оси ординат откладывается скорость

Механическая характеристика нелинейна и имеет экстремумы, ограничивающие устойчивую часть характеристики.

Если разделить на с учётом получаем формулу Клосса:

Если пренебречь сопротивлением статора, получаем упрощенную формулу:

Схема замещения не учитывает различного рода эффекты возникающие при высокой частоте тока статора, т.е. с допустимой погрешностью хорошо аппроксимирует устойчивую часть характеристики.

1.

2.

3.

4.

Двигатели серии 4А, АИР могут иметь так называемый провал характеристики на неустойчивой части. Кратность min момента:

5.

Электромеханическая характеристика тоже имеет экстремумы.

При S=0 ; максимальное значение

при

При

При работе от сети ток намагничивания мало зависит от скольжения и учитывая

то зависимость близка по форме к электромеханической характеристике.

Искусственные характеристики.

2. Z=(R_1, X₁)=var

,

В основном данные способы применяются для ограничения пусковых токов. Для двигателей малой мощности . Для двигателей средней и большой мощности . В многодвигательных приводах (для подвесных конвееров) применяют импульсное регулирование сопротивления в цепи выпрямленного тока статора.

УК- полупроводниковый управляемый ключ, работающий с частотой 2-5 кГц, который в месте с образует ШИП сопротивления.

3.

Общепромышленные двигатели 2-х скоростные имеют обмотку статора с дополнительными выводами с середины каждой фазной обмотки при переключении схемы соединений соотношение чисел

Имеются схемы: при сохранении постоянства момента 1-

при сохранении постоянства мощности 2- ;

при вентиляторной нагрузке - 3

При наличии 2-х и обмоток статора получают 3-х и 4-х скоростные двигатели. Для подъемно-транспортных машин выпускают двигатели с 2-мя обмотками на своё число пар полюсов, и соотношение

4. U₁ и f₁ = var

Если пренебречь падением напряжения на обмотке статора, то можно записать:

При работе на устойчивой части характеристики магнитная система не насыщена и чтобы не наступило насыщение необходимо в соответствии с формулой напряжение уменьшать, а часоту увеличивать. В противном случае начнёт резко возрастать ток намагничивания, который в нормальном режиме составляет:

При уменьшении напряжения из-за уменьшения потока, уменьшается критический момент, скольжение критическое остается неизменным, т.е. диапазон регулирования скорости ограничен критическим скольжением:

U₁₂<U₁₁<U_1н

Для расширения диапазона применения двигатели с повышенным скольжением, либо двигатели с фазным ротором с введенным добавочным сопротивлением в цепь ротора

При постоянстве нагрузки (М=М_с=const) с уменьшением напряжения, ток намагничивания и поток уменьшается, а ток ротора возрастает. Поэтому данный способ в подъемно транспортных машинах применяется кратковременно, а в основном для машин с вентиляторной нагрузкой.

При уменьшении частоты критический момент уменьшается.

f₁₁>f₁₂>f_1н

Диапазон регулирования скорости ограничен механической прочностью и как правило общепромышленные двигатели работают до частоты f_max<=75 Гц

Для расширения диапазона регулируют уменьшая частоту и одновременно изменяют (уменьшают) напряжение.

Для регулирования с Ф=const используется так называемый закон частотного регулирования:

Для сохранения примерно постоянных перегрузочных способностей и потерь в двигателя, закон определяется по формуле Костенко с использованием механической характеристикимеханизма.

где - значение статического момента при работе ЭД с номинальной частотой f_1н и номинальным напряжением U_1н

М_с1 - при работе с f₁₁ и U₁₁

Например: при вентиляторой нагрузке

=

При регулировании напряжения путём модуляции на выходе преобразователя нижняя частота f_min=0,5-1 Гц.

При амплитудном регулировании за счёт управляемого выпрямителя на входе П.Ч. нижняя частота f_min>=5 Гц.