1.3 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя (рис. 4) представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения , , полезного момента (момента на валу) , коэффициента мощности , и тока статора ( от полезной мощности при и .

Скоростная характеристика . Частота вращения ротора асинхронного двигателя . Скольжение , т. е. скольжение двигателя, а, следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять , а поэтому и . По мере, увеличения нагрузки на валу двигателя скольжение растет, достигая значений 0,01—0,08 при номинальной нагрузке.

В соответствии с этим зависимость представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Однако при увеличении активного сопротивления ротора угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты вращения при колебаниях нагрузки возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением возрастают электрические потери в роторе.

Зависимость .Зависимость полезного момента на валу двигателя от полезной мощности определяется выражением

,

где — полезная мощность, Вт; — угловая частота вращения ротора.

Из этого выражения следует, что если , то график представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу с увеличением нагрузки возрастает несколько быстрее нагрузки, а следовательно, график имеет криволинейный вид.

Рис.4 Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Зависимость . В связи с тем, что ток статора имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму х.х. Объясняется это тем, что ток х.х при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным . В результате сдвиг по фазе тока статора , относительно напряжения получается значительным , лишь немногим меньше 90°. Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме х.х. обычно не превышает 0,2. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0,80—0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается уменьшением , что объясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе.

1.4 Опыт холостого хода.

Питание асинхронного двигателя при опыте х.х. осуществляется через индукционный регулятор напряжения ИР (рис. 5) или регулировочный автотрансформатор, позволяющие изменять напряжение в широких пределах. При этом вал двигателя должен быть свободным от механической нагрузки. Опыт начинают с повышенного напряжения питания затем постепенно понижают напряжение до так, чтобы снять показания приборов в 5—7 точках. При этом один из замеров должен соответствовать номинальному напряжению . Измеряют линейные значения напряжений и токов и вычисляют их средние значения:

,

,

а затем в зависимости от схемы соединения обмотки статора определяют фазные значения напряжения и тока х.х.:

при соединении в звезду ;

Ваттметр измеряет активную мощность , потребляемую двигателем в режиме х.х., которая включает в себя электрические потери в обмотке статора, магнитные потери в сердечнике статора и механические потери.

.

Здесь — активное сопротивление фазы обмотки статора (Ом), измеренное непосредственно после отключения двигателя от сети, чтобы обмотка не успела охладиться.

С

Рис. 5 Схема включения трехфазного асинхронного двигателя при опытах х.х. и к.з.

умма магнитных и механических потерь двигателя (Вт)

Коэффициент мощности для режима х.х.

.

По результатам измерений и вычислений строят характеристики х.х.

в функции , на которых отмечают значения величин. соответствующих номинальному напряжению (рис. 6).

Если график продолжить до пересечения с осью ординат , то получим величину потерь .

Это разделение магнитных и механических потерь основано на том, что при неизменной частоте сети ƒ₁ частота вращения двигателя в режиме х.х. n₀, а следовательно, и механические потери Рмех неизменны. В то же время магнитный поток Ф прямо пропорционален ЭДС статора Е₁. Для режима х.х. U₁≈ Е₁, а поэтому при U₁=0 и магнитный поток Ф = 0, а следовательно, и магнитные потери Рм = 0.

Определив величину механических потерь Рмех, можно вычислить

магнитные потери (Вт):

Рм= Р'₀ – Рмех.

Рис. 6 Характеристики х.х. трехфазного асинхронного двигателя.