Вопрос 36. Схема замещения ад

Для анализа рабочих процессов АД может быть использована его схема замещения. Это совокупность резистивных и индуктивных элементов с постоянными параметрами, а также резистивный элемент с переменным сопротивлением, замещающий механическую нагрузку на валу двигателя.

Поскольку механическая нагрузка АД условно заменяется эквивалентной электрической нагрузкой, включенной в цепь ротора, получается полная аналогия уравнений, описывающих процессы в трансформаторе и АД. Роторные величины приводим к числу витков, обмоточному коэффициенту и числу фаз статора аналогично трансформатору.

Т.к. фазы АД симметричны, достаточно составить схему замещения одной фазы:

Z₁ - для обмотки фазы статора,

Z₂ - для обмотки фазы ротора;

Z₁₂ - магнитная цепь машины;

Механическая нагрузка на валу двигателя

R2’(S)=0 – КЗ на трансформаторе

Вопрос 37. Энергетическая диаграмма, потери и к.П.Д. Ад

Преобразование активной мощности в двигателе связано с потерями. Они делятся на электрические, магнитные и механические.

Отобразим энергетическую диаграмму двигателя, описывая энергетические процессы, протекающие в двигателе.

– активная мощность, потребляемая двигателем из сети.

Часть мощности теряется на нагрев обмотки статора . Другая часть мощности рассеивается на магнитные потери в сердечнике статора .

Остальная мощность с помощью основного магнитного потока передается из статора в ротор и является электромагнитной мощностью двигателя.

Часть электромагнитной мощности расходуется на нагрев обмотки ротора. Магнитные потери в сердечнике ротора малы и , а частота . Поэтому магнитные потери в сердечнике ротора не указываются.

– механическая мощность двигателя. Механические потери обусловлены трением вала ротора в подшипниках и сопротивлением воздуха.

Уравнение баланса активной мощности имеет вид:

При проектировании и эксплуатации АД представляет интерес соотношение между активной и реактивной мощностями, называемое коэффициентом мощности:

Q₁=const, не зависит от нагрузки

Р₁ повышается с повышением нагрузки, а, следовательно, повышается cosφ

КПД двигателя

Вопрос 38. Вращающий момент АД. Зависимость М = f(S)

Согласно энергетическому балансу двигателя, механическая мощность:

Поделив части на угловую скорость вращения ротора , получим:

– уравнение моментов

– электромагнитный момент двигателя

– составляющая, уравновешивающая внешний тормозной момент, создаваемый нагрузкой

– момент холостого хода, уравновешивает тормозной момент, создаваемый силой трения вала двигателя в подшипниках и силой сопротивления воздуха.

Исходя из схемы замещения:

Согласно энергетическому балансу:

Момент двигателя:

Вопрос 39. Механическая характеристика n₂ = f(M) АД

Используя выражение

С учетом того, что все величины в этой формуле, кроме скольжения, являются постоянными, строится механическая характеристика двигателя, которая имеет важное значение для оценки свойств двигателя.

Анализ механической характеристики показывает, что при включении двигателя в сеть, пока ротор неподвижен, в двигателе создается начальный пусковой момент, который пропорционален фазному напряжению статора.

Под действием этого момента, ротор начинает вращаться, скольжение уменьшается, а момент увеличивается до максимального значения. Чтобы определить критическое скольжение, необходимо вычислить производную:

Подставим значение в формулу для расчета момента, определим максимальный момент двигателя:

После достижения максимального момента, частота вращения ротора продолжает увеличиваться, скольжение уменьшается, и момент начинает уменьшаться до тех пор, пока электромагнитный момент двигателя не станет равно сумме противодействующих моментов:

При номинальной нагрузке момент примет номинальное значение, которому будет соответствовать и номинальная частота вращения.

Точка А (критическая) делит характеристику на 2 участка. Рассмотрим работу двигателя на каждом из них. Допустим, рабочий механизм создает номинальный момент. При увеличении нагрузки тормозной момент увеличивается. Тогда равенство моментов нарушится. Это вызовет уменьшение частоты вращения ротора, увеличение скольжения. Следовательно, ЭДС Е2 и ток I2 увеличатся, то есть возрастет электромагнитный момент двигателя до такого значения, пока снова не возникнет равновесие моментов.

Под устойчивой работой понимают способность двигателя самостоятельно восстанавливать равновесие моментов. Устойчивая работа двигателя возможна только при скольжениях от 0 до критического. При большем работа становится нестабильной. При максимальном моменте любое увеличение нагрузки может привезти к остановке.

Иногда для расчета электромагнитного момента используются: