3. Уравнения ам до- и после приведения параметров роторной цепи к параметрам статорной цепи, схема замещения и векторная диаграмма ам под нагрузкой

4. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя

Энергетическая диаграмма позволяет судить о характере распределения мощности, потребляемой двигателем из сети. Ее можно получить с помощью векторной диаграммы (рис.4.9). При работе асинхронный двигатель потребляет из сети активную мощность . Из векторной диаграммы можно получить следующие соотношения: С учетом этих соотношений выражение для мощности  преобразуется к виду . Отсюда следует, что мощность  расходуется в статоре на покрытие электрических потерь в обмотке статора, и на покрытие потерь в стали, . Остальная мощность поступает через воздушный зазор в ротор. Эта мощность определяет электромагнитный момент двигателя, поэтому ее называют электромагнитной мощностью . Из векторной диаграммы можно получить следующее соотношение: , поэтому для электромагнитной мощности справедливо второе выражение: . Часть электромагнитной мощности, как мы выяснили выше, теряется в виде электрических потерь в обмотке ротора, , а остальная часть мощности  преобразуется в механическую мощность . Часть механической мощности  теряется внутри самой машины в виде механических потерь , магнитных потерь  и добавочных потерь . Механические потери включают потери на трение и на вентиляцию. Их расчет выполняется по эмпирическим формулам. Магнитные потери  обычно малы и отдельно не определяются , а учитываются в  вместе с потерями в стали статора. Добавочные потери вызваны в основном высшими гармониками магнитных полей. Они трудно поддаются расчету. Поэтому добавочные потери оценивают приближенно величиной 0,5% от номинальной мощности двигателя. Полезная мощность на валу двигателя

.

В соответствии с изложенным энергетическую диаграмму двигателя можно представить в виде, показанном на рис. 4.10. Сумма потерь  определяет КПД двигателя . КПД двигателей мощностью от 1 кВт до 1000 кВт лежит в пределах

5. Электромагнитный момент АМ (формулы), график зависимости cos(Ψ)=f(s). Критерий устойчивости работы АД

6. Механическая характеристика АМ, критический момент, его зависимость: а) от изменения напряжения на зажимах АМ, б) от сопротивления R₂ в цепи ротора. Построение механической характеристики по данным каталога (формула Клосса).

Асинхронный электропривод, как и электропривод постоянного тока, может работать в двигательном и трёх тормозных режимах с таким же, как в электроприводе постоянного тока, распределением потоков энергии (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Механическая характеристика асинхронной машины

Как следует из рис. 4.7, по мере увеличении момента сопротивления увеличивается скольжение машины и развиваемый момент. При некотором критическом значении скольжения s_КР, момент двигателя достигает максимального (или критического) значения – М_КР. Жёсткость механической характеристики асинхронных двигателей переменна: на рабочем участке s = 0…s_КР: b < 0, а при ½s½>½s_КР½ – положительна: b < 0.

Специфическим является режим динамического торможения, которое представляет собою генераторный режим отключенного от сети переменного тока асинхронного двигателя, к статору которого подведен постоянный ток I_п. Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения двигателя от сети требуется его быстрая остановка без реверса.

Постоянный ток, подводимый к обмотке статора, образует неподвижное в пространстве поле. При вращении ротора в его обмотке наводится переменная эдс, под действием которой протекает переменный ток. Этот ток создает также неподвижное поле.

Складываясь, поля статора и ротора образуют результирующее поле, которое при взаимодействии с током ротора создает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи.

На шильдике или в паспорте асинхронного двигателя обычно указаны номинальные линейные напряжения при соединении обмоток в «звезду» и «треугольник»: ; токи ; частота f_1н; мощность на валу Р_н; частота вращения при номинальном моменте ω_н (n_н); кпд – h_н, cos j_н.

Для двигателей с короткозамкнутым ротором в каталоге приводятся кратности пускового тока: ; пускового момента: ; критического момента: . Следует иметь в виду, что данных, приводимых в каталоге, недостаточно, чтобы определить по ним параметры схемы замещения и пользоваться ей при всех расчетах, однако по каталожным данным можно построить естественную электромеханическую и механическую характеристики, воспользовавшись уравнением приближённой механической характеристики^[4].

Приближенное уравнение механической характеристики асинхронного двигателя (формула Клосса) удовлетворительно воспроизводит механическую характеристику в области малых скольжений (от s = 0 до s = s_кр)^[5].

.                                        (4.14)

Необходимо помнить, что на время разгона существенно влияет вид механической характеристики в области больших скольжений от s = 1 до s = s_кр, поэтому для определения моментов при значениях скольжения, которое больше критического, следует пользоваться выражением

,                                     (4.15)

где b – коэффициент, определяемый следующим образом. Для пускового момента (s = l) соотношение (4.14) приобретает следующий вид:

,

 Критическое скольжение можно определить по выражению:  

откуда                                     .                                       (4.16)

.    (4.17)

 

Значение пускового момента М_п можно вычислить через кратность пускового момента относительно номинального М_п / М_н, кото­рая приводится в справочниках [4].

Используя выражения (4.14)–(4.16) и паспортные данные машины можно построить приближённую механическую характеристику, которая с достаточной точностью соответствует реальной характеристике, приведённой на рис. 4.8.^[6]