Саморегулирование асинхронных двигателей (ад)

Асинхронные двигатели, как и все электрические машины, обладают свойством саморегулирования. Это свойство заключается в следующем, при изменении противодействующего момента , создаваемого рабочим механизмом, автоматически изменяется вращающий момент двигателя

и восстанавливается нарушенное равновесие моментов (независимо от причины нарушения равновесия) двигателя и механизма.

Равновесие моментов устанавливается при новом значении скорости вращения вала эд.

Необходимым условием работы асинхронного двигателя (АД) является скольжения S:

где: – угловая скорость вращающегося поля статора,

–частота тока питающей сети;

–число пар полюсов статора двигателя;

–угловая скорость ротора двигателя.

Таким образом, поле статора относительно ротора вращается с угловой скоростью (то есть поле статора проскальзывает по отношению к ротору):

С этой скоростью поле статора пересекает обмотку ротора и индуцирует (наводит) в роторе ЭДСизменяющееся с частотой:

(11-3)

При выводе уравнение (11-3) умножили и разделили на.

При изменении нагрузки на валу двигателя скорость ротора изменяется, соответственно изменяется скольжение S, а так же частота тока в роторе и Э.Д.С. ротора.

Если обозначить через – ЭДС неподвижного ротора. Тогда для вращающегося ротора обозначим Э.Д.С. –:

(11-4)

подставим значение , получим, что ЭДС вращающегося ротораи индуктивное сопротивление вращающегося роторазависят от скольжения(выражения 11-5):

(11-5)

где: – индуктивное сопротивление вращающегося ротора;

–индуктивность обмотки ротора.

Тогда по закону Ома получим ток в роторе :

Выражение (11-6) соответствует неподвижному ротору с сопротивлением и, в котором под действием ЭДСсоздается ток ротора.

Для того, чтобы рассматривать ротор совместно со статором (при отсутствии между ними электрической связи) параметры цепи ротора заменим приведенным (через коэффициент трансформации ) значениями к цепи статора:

где и– соответственно число витков в обмотке статора и ротора.

Каждому режиму АД соответствует определенная область скольжения:

от генераторный режим (отрицательное скольжение, – скорость ротора больше – скорости поля статора) ;

от ;двигательный режим (скорость ротора меньше скорости поля статора);

от ;режим противовключения (поле вращается против (навстречу) ротора).

Существует два промежуточных режима :

идеальный холостой ход (момент);

короткое замыкание (ротор стоит под током).

Процесс саморегулирования асинхронных двигателей при увеличении момента сопротивления механизма

Если для АД, работающего с установившейся скоростью и моментом механизма,увеличить момент сопротивления на валу до значения , тоскорость ротора будет падать. Скольжение будет увеличиваться. При увеличении скольжения будет расти Э.Д.С. в фазе ротора , соответственнобудет расти ток ротора и электромагнитный момент двигателя.

С ростом электромагнитного момента замедление ротора (отрицательное ускорение )будет уменьшаться и наступит новое равновесие моментов двигателя и механизм (приновом равновесии моментов момент двигателя становится равным ). Равновесие моментов двигателя и механизма наступает при более низкой (новой) установившейся скорости ротора .

С уменьшением скорости от до 0 – нуля ток статора непрерывно увеличивается от тока холостого хода, [для АД обычного исполнения,, для крановых двигателей] до значения тока короткого замыкания:.

Но не смотря на непрерывные увеличения тока при уменьшении скорости от до 0 – нуля, момент двигателя, начиная с критической скорости ,уменьшается от значения критического момента до пускового.

При уменьшении нагрузки будет происходить обратный процесс иравновесие моментов двигателя и механизма усановится при более высокой (новой) установившейся скорости ротора.