13.Схема замещения и векторная диаграмма асинхронного двигателя.

Т-образная схема замещения. Полная схема замещения асинхронной машины при вращающемся роторе отличается от схемы замещения асинхронной машины с заторможенным ротором только наличием в цепи ротора активного сопро­тивления, зависящего от нагрузки (рис. 5.15, а). Эту схему замещения называют Т-образной. Следовательно, и в этом случае удается свести теорию асинхронной машины к теориитрансформатора. Векторная диаграмма для Т-образной схе­мы замещения  приведена на рис. 5.15,  б.

Сопротивления R_m и Х_т намагничивающего контура значительно меньше соответствующих значений для схемы замещения трансформатора, так как ток холостого хода асинхронного двигателя гораздо больше, чем у трансформа­тора. Если при рассмотрении работы трансформатора часто можно пренебречь намагничивающим контуром, то при рассмотрении работы асинхронного двигателя этого сделать нельзя,  так как  ошибка может  получиться значительной.

Г-образная схема замещения. Можно упростить вычисле­ния, преобразовав Т-образную схему замещения в Г-образную, как это показано на рис. 5.16, а. 

Рис. 5.15.  Т-образная схема замещения  (а)  асинхронной машины

и  ее  векторная диаграмма  (б)

 Для Г-образной схемы замещения (рис. 5.16, а) имеем   где   и  — токи рабочих контуров для Т- и Г-образной схем замещения. Появившийся в этой схеме замещения комплекс   практически всегда можно заменить модулем С₁ который для асинхронных двигателей мощ­ностью 10 кВт и выше равен 1,02...1,05. Г-образную схему замещения при С₁ =1 называют упрощенной схемой замещения с вынесенным намагничивающим контуром (рис. 5.16, б). В этой схеме ток   без большой погрешности можно  приравнять  току I₀.

 Рис. 5.16.  Г-образные  схемы замещения  асинхронной  машины  (а,  б)

14.Вращающий момент и механическая характеристика асинхронного двигателя.

Вращающий момент асинхронного двигателя Вращающий момент в асинхронном двигателе создается взаимодействием тока ротора с магнитным полем машины. Вращающий момент математически можно выразить через лектромагнитную мощность машины:

где w₁=2pn₁/60 — угловая частота вращения поля.

В свою очередь, n₁=f₁60/Р, тогда Подставим в формулу M₁ выражение Р_эм=Р_э2/S и, разделив на 9,81, получим:

Уравнение вращающего момента асинхронного двигателя

Отсюда следует, что момент двигателя пропорционален электрическим потерям в роторе. Подставим в последнюю формулу значение тока I₂’:

получим уравнение вращающего момента асинхронного двигателя:

где U₁ — фазное напряжение обмотки статора.

Механическая характеристика асинхронного двигателя

В уравнении вращающего момента асинхронного двигателя единственным переменным параметром является скольжение S. Зависимость М=f(S) получило название механической характеристики асинхронного двигателя (рисунок).

В момент пуска двигателя, когда n₂=0, скольжение S=1, тогда:

Под действием пускового момента M_n ротор придет во вращение. В дальнейшем скольжение будет уменьшаться, а вращающий момент увеличиваться. При скольжении S_кр он достигает максимального значения M_max.. Величина критического скольжения:

Тогда, подставив его значение в формулу для М, получим:

Дальнейший разгон двигателя будет сопровождаться уменьшением скольжения и, вместе с тем уменьшением вращающего момента. Равновесие наступит, когда величине вращающего момента будет противостоять тормозной момент, вызванный нагрузкой.

М еханическая характеристика асинхронного двигателя

При номинальной нагрузке будут номинальный вращающий момент М_н и номинальное скольжение S_н.

Отношение максимального момента к номинальному называется перегрузочной способностью асинхронного д вигателя

Обычно она составляет величину от 1,7 до 2,5.