34. Энергетическая диаграмма, электромагнитный момент, механическая характеристика асинхронного двигателя.

Энергетическая диаграмма.

Мощность, поступающая на статор из сети:

P₁ = P _эс + Р_ст + Р_эр +Р_мех + Р_Д + Р₂

Р₂ — полезная механическая мощность на валу. Все другие представляют потери в двигателе. Р_эс — мощность электрических потерь в статоре; Р_ст — мощность потерь в стали магнитопровода; Р_эр — электрические потери в роторе; Р _мэх —механические потери на трение; Р_Д —добавочные потери.

Это соотношение иллюстрируется энергетической диаграммой (на рисунке). На ней в виде потока, перемещающегося направо, изображена мощность Р ₁ ; в виде небольших отходящих рукавов показаны мощности потерь в двигателе; на выходе справа — полезная мощность на валу Р₂ .

Р’2—механическая мощность ротора; Рэм — электромагнитная мощность двигателя.

Механическая характеристика. При оценке двигателей важна зависимость скорости вращения от вращающего момента, которая называется механической характеристикой. Различают 3 вида: 1) абсолютно жесткая, если скорость не зависит от момента на валу(прямая 1); 2) жесткая если скорость изменяется незначительно (прямая 2); 3) мягкая если есть значительные изменения скорости вращения ( прямые 3,4).

У асинхронного двигателя скольжение и скорость вращения изменяются незначительно. Он обладает жесткой механической характеристикой.

35. Вращающий момент асинхронного двигателя. Вывод формулы. Номинальный, критический и пусковой моменты.

Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т. е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Момент М_ном, соответствующий номинальному режиму, называется. номинальным моментом. Соответствующее ему номинальное скольжение составляет для асинхронных двигателей средней мощности s_H0M = 0,02...0,06, т.е. номинальная скорость n_иом находится в пределах

n_ном = n₀(1 - s₀)= (0,94...0,98) п₀

Отношение максимального момента к номинальному к_м = = Mmах/M_ном называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Обычно к_т = 1,8.. .2,5.

При пуске в ход, т. е. при трогании с места и при разгоне, асинхронный двигатель находится в условиях, существенно отличающихся от условий нормальной работы. Момент, развиваемый двигателем, должен превышать момент сопротивления нагрузки, иначе двигатель не сможет разгоняться. Таким образом, с точки зрения пуска двигателя важную роль играет его пусковой момент.

Отношение пускового момента М_п развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, т. е. при n = 0, к номинальному моменту k_п= М_п/М_ном называется кратностью пускового момента.

Максимальный момент М_тах называется критическим моментом асинхронной машины. Работа машины с моментом, превышающим номинальный, возможна лишь кратковременно, в противном случае срок службы машины сокращается из-за ее перегрева.

В результате взаимодействия вращающегося магнитного потока с токами, индуктированными им в проводниках роторной обмотки, возникают силы, действующие на эти проводники в тангенциальном направлении. Найдем значение момента, создаваемого этими силами на валу машины.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, ровна:

где М_эм - электромагнитный момент действующий на ротор.

В соответствии со схемой замещения одной фазы машины:

Из этих выражений найдем:

Учитывая действующий ток ротора, ЭДС, индуктивное сопротивление получим:

Введем постоянную и пренебрегая моментом трения, представим выражение момента на валу в виде:

Если магнитный поток Ф выражен в веберах, ток I₂ — в амперах, то вращающий момент получится в ньютон-метрах (Нм).

В ращающий момент машины зависит от изменяющихся при нагрузке ф, I₂ и , но его можно представить в виде функции одной переменной. В качестве такой переменной для асинхронного двигателя наиболее удобно выбрать скольжение s.

Согласно ранее изученным формулам:

Полагая, что частота сети неизменна введем