4.4. Искусственные механические характеристики

асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели, применяемые в сельскохозяйственном производстве, редко работают на естественной механической характеристике. Это вызвано несколькими причинами. Во-первых, при включении двигателей в сеть возникают большие пусковые токи, которые вызывают понижение напряжения на зажимах электродвигателей. Во-вторых, для выполнения требований технологии к электроприводу применяют регулировки или поддержание на заданном уровне координат двигателя (ω, М, I, P). Например, в обкаточных стендах или установках вентиляции помещений можно применять регулировки частоты вращения путем изменения напряжения, частоты и сопротивления в цепи ротора. Таким образом, асинхронные двигатели в рассмотренных случаях работают на искусственных характеристиках, когда U_дв ≠ U_н или r_доб, х_доб ≠ 0 или f_сети ≠ f_ном

4.5. Влияние изменения напряжения сети на

характеристики АД

Напряжение на обмотке статора изменяют с целью ограничения пусковых токов или регулирования скорости асинх­ронного двигателя. Напряжение регулируют с помощью авто­трансформатора, синхронного генератора или специальными полупроводниковыми

регуляторами напряжения.

Из уравнения механической характеристики (4.10) следует, что для любой частоты вращения асинхронного двигателя при постоянст­ве r₁, r₂' и х_к момент двигателя пропорционален квадрату напряжения:

Таким образом, по естественной механической характеристи­ке, построенной при U_н , можно легко построить искусственную для напряжения U₁ < U_н:

М_иск/М_е = U₁²/U₁²_ном (4.33)

отсюда

, (4.34)

где ΔU - относительное значение снижения напряжения на зажи­мах двигателя, ΔU = ΔU₁ /U_н .

Синхронная частота вращения ω_о и критическое скольжение s_к от напряжения не зависят, поэтому остаются постоянными при изменении напряжения.

Порядок построения искусственной механической характеристики при изменении напряжения следующий: по паспортным данным двигателя строим естественную механическую характеристику; определяем относительное значение снижения ΔU₁; задаемся значением частоты вращения ω₁ и для нее на естественной характеристике определяем М_1е; определяем момент М_1и при понижения напряжения по выражению (4.34); задаемся значением ω₂ и рассчитываем М_2и и т.д. Соединяем расчетные точки и получаем график механической характеристики при пониженном на ΔU напряжении (рис.4.5).

На практике чаще приходится рассчитывать не всю характе­ристику, а только номинальный пусковой и критический момен­ты. Так, для проверки двигателя по перегрузочной способности необходимо определить момент М_к при заданном или расчетном снижении напряжения. С этой целью критический момент, соответствующий номинальному напряжению пересчитывают к заданному (сниженному) значению напряжения и сравнивают с максимальным

рабочим:

М_к(1 - ΔU)² > M_cmax

Например, если М_к = 10 Н м, максимальный момент нагрузки

М_смах = 7 Н м, то при работе на естественной характеристике ; двигатель не "опрокинется". Если в сети произошло понижение напряжения на 20% из-за пуска рядом работающего мощного двигателя, то

М_к < М_смах, т.к. М_к(1 - ΔU)²=10(1 - 0,2)² = 10 0,64 = 6,4 Н м

Следовательно, асинхронный двигатель «опрокинется» (остано­вится). Такие же проверочные расчеты проводят при пуске.

Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя (4.4) зависит от напряжения в первой степени. Следовательно, ток изменяется пропорционально напряжению.

I_и = I_е(1 - ΔU₁). (4.35)

Рис. 4.5. Механические характеристики асинхронного двигателя при

понижении напряжения на статоре.