3.8. Пульсационность электромагнитного момента
Электромагнитный момент при среднем значении частоты вращения ротора, равной номинальному значению, имеет пульсационный характер. Следовательно, среднее значение момента за один оборот вращения ротора должно быть равно значению номинального электромагнитного момента, т.е.
где I– действующее значение тока фазы статора.
Здесь отметим, что при выводе выражения для определения электромагнитного момента в установившемся режиме (кроме номинального значения) не следует использовать общеизвестные схемы замещения АД с параметрами намагничивающей ветви, не зависящими от угла поворота ротора. Действительно, указанная схема трактуется как схема замещения фазы статора и фазы ротора. Однако параметры этих схем определены на основании теории вращающегося магнитного поля, т.е. при воздействии трех фаз статора на фазу ротора. Именно поэтому главное реактивное сопротивление в известных схемах замещения не зависит от угла поворота ротора.
Отмеченный аспект имеет важное методологическое значение. Рассматривая изначально физические явления в машине при воздействии трех фаз статора, устраняется процесс образования вращающегося магнитного поля, а в дальнейшем изменение параметров двигателя в различных режимах увязываем только с величиной магнитного поля. Такой подход несостоятелен при рассмотрении переходных процессов, т.к. силовое воздействие электромагнитного поля в машине примерно равно действию магнитного поля только в установившихся режимах (p=const).
Причем удовлетворительная точность расчета, исходя из силового воздействия только магнитного поля, наблюдается при скольжениях, близких к номинальным режимам. Достоверность зависимости проверялась на двигателе АОК2-51-6УЗ-S1, имеющем номинальные данные: 4 кВт;=82%;cos=0,78;nн=955 об/мин;/Y-220B/380B;/Y-16 А/10 А.
Сопротивление цепи фазы ротора постоянному при температуре окружающей среды 15С составляло 0,49 Ом. Сопротивление цепи фазы ротора, измеренное после четырех часов работы при номинальной нагрузке, составляло 0,59 Ом. Момент на валу двигателя поддерживался на уровне номинального значениятном=(40…40,2) Нм. Действующее значение тока статора при соединении обмоток треугольником и скольженииSн=0,045 находилось на уровне 10 А. Момент холостого хода составлял значениетхх=(0,8…1) Нм. Электромагнитный момент на основании экспериментальных данных имел значениетэм=(40,841,2) Нм. Значение максимальной взаимоиндуктивности составлялоМт=0,044 Гн. Определенно по действующим значениям тока фазы статора (при подключении к сети трех фаз статора и разомкнутом роторе) и фазным напряжением ротора.
Расчетное значение среднего электромагнитного момента по зависимости при номинальном скольжении определяется величиной 43 Нм. Действительное значение – 41 Нм. Погрешность расчета составляет 4,8%.
Экспериментальные исследования показывают, что при установившемся значении частоты вращения статический момент нагрузки на двигателе уравновешивается средним электромагнитным моментом АД (тном=туср).
Определим соотношение между мгновенным значением электромагнитного момента и его средней величиной в номинальном режиме работы. Первой составляющей в скобках выражения можно пренебречь, т.к. индуктивность фазы ротора имеет малое значение. Например, для двигателя АОК2-51 Lр=0,0007 Гн, и амплитуда указанной составляющей равна 0,0167. Поэтому в номинальном режиме работы АД
.
Соответственно, максимальное значение мгновенного электромагнитного момента в номинальном режиме определяется соотношением
.
Колебательный характер изменения электромагнитного момента на двойном полюсном делении является принципиальной особенностью, которая присуща всем исполнениям АД и проявляется в пульсациях частоты вращения при любом способе ее регулирования.
Экспериментальные исследования двигателя с беспазовой структурой статора и ротора (двигатели с распределенным активным слоем статора и массивным ротором) также показывают наличие пульсаций частоты вращения при любой установившейся скорости движения, что подтверждает положение о возникновении рассматриваемых пульсаций на уровне принципа работы АД.