8. Нагрузочный режим асинхронного двигателя

При увеличении нагрузки на валу ротора он начинает тормозиться и частота его вращения n уменьшается. Но одновременно увеличивается частота n₁-n пересечения вра­щающимся полем проводников обмотки ротора, а следовательно, ЭДС E2, индуцированная в этой обмотке, ток в роторе I2 и обра­зованный им электромагнитный вращающий момент М. Этот про­цесс будет продолжаться до тех пор, пока электромагнитный момент двигателя М не сравняется с нагрузочным моментом Мвн. При достижении равенства моментов М=Мвн торможение прекратится, и двигатель будет снова вращаться с постоянной частотой вращения, но меньшей, чем до увеличения нагрузки. При уменьше­нии нагрузочного момента Мвн частота вращения ротора по той же причине будет увеличиваться. При номинальной на­грузке скольжение для двигателей средней и большой мощности составляет 2-4%, а для двигателей малой мощности от 5 до 7,5%.

9. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) назы­вается механической характеристикой асинхронного двигателя (рис. 4.2, а).

Рисунок 4.2. Механическая характеристика асинхронного двигателя:

а - естественная; б - при включении пускового реостата

Наибольший вращающий момент Мmах двигатель развивает при некотором скольжении Sкp, составляющем 10-20%. Отноше­ние Ммах/Мном определяет перегрузочную способность двигателя, а отношение Мп/Мном - его пусковые свойства.

Двигатель может устойчиво работать при обеспечении саморегулирования (автоматическом установлении равновесия между приложенным к валу моментом нагрузки Мвн и моментом М, развиваемым двигателем).

При включении в цепь обмоток ротора пускового реостата полу­чаем семейство механических характеристик (рис. 4.2, б). Харак­теристика 1 при работе двигателя без пускового реостата назы­вается естественной. Характеристики 2, 3 и 4, получаемые при подключении к обмотке ротора двигателя реостата с сопротивле­ниями, называют реостатными механическими характеристиками.

10. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочими характеристиками асин­хронного двигателя называются зависимости частоты вращения п (или скольжения S), момента на валу М₂, тока статора I₁ коэф­фициента полезного действия η и cos φ₁ от полезной мощности Р₂=Pмеx при номинальных значениях напряжения U₁ и частоты f₁, (рис. 4.3). Они строятся только для зоны практической устойчивой работы двигателя, т. е. от скольжения, равного нулю, до скольжения, превышающего номинальное на 10-20 %.

Рисунок 4.3. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Частота вращения п с ростом отдаваемой мощности Р2 изменяется мало; вращающий момент на валу М2 пропорционален мощности Р2, он меньше электромагнитного мо­мента М на значение тормозящего момента Мтр, создаваемого силами трения; ток статора I1 возрастает с увеличением отдаваемой мощности, но при Р2=0 имеется некоторый ток холостого хода Io. К. п. д. изменяется, сохраняя достаточно большое значение (0,75..0,95) в сравнительно широком диапазоне нагрузки. Коэф­фициент мощности cos φ₁ при полной нагрузке равен 0,7-0,9, т.е. асинхронные двигатели загружают сети значитель­ными реактивными токами (от 70 до 40% номинального тока), что является их существенным недостатком.