Рабочие характеристики ад
Рабочими
характеристиками называются зависимости
от
полезной мощности
на
валу двигателя при постоянных значениях
и
частоты
сети.
Характеристика тока статора I1 (P2) (рис. 20).
При
холостом ходе двигателя из сети
потребляется ток
холостого хода, составляющий 0,25 – 0,5 от
номинального тока двигателя. С увеличением
нагрузки растет ток
ротора, что вызывает увеличение тока
статора компенсирующее размагничивающее
действие тока ротора, вследствие чего
кривая
имеет
восходящий характер.
Скоростная характеристика n (P2) и зависимость S (P2)
Из
формулы (14) для скольжения
следует,
что при холостом ходе двигателя частота
вращения ротора
близка
к синхронной, а скольжение мало отличается
от нуля. По мере увеличения нагрузки на
валу частота вращения уменьшается
(скольжение растет), поэтому зависимость
имеет
вид нисходящей, а
имеет
вид восходящей кривой.
Характеристика КПД
КПД асинхронного двигателя
,
(17)
где
–
подведенная к статору мощность,
– полезная механическая мощность,
—
мощность
потерь в двигателе, определяемая
выражением:
,
(18)
где
–
мощность магнитных потерь,
–
мощность
электрических потерь в статоре,
–
мощность
электрических потерь в роторе,
–
мощность
механических потерь.
При
холостом ходе
,
а потери холостого хода будут складываться
в основном из механических и магнитных
потерь, т.е.
,
т.к. потери в обмотках при этом
незначительны. При увеличении нагрузки
потери в двигателе растут медленнее,
чем полезная мощность
.
Поэтому КПД резко возрастает и достигает
максимума при нагрузке около 0,7 – 0,8 от
номинальной; при дальнейшем росте
нагрузки КПД уменьшается, что связано
с быстрым ростом потерь в обмотках.
Современные асинхронные двигатели
имеют номинальный КПД 0,75 – 0,95.
Характеристика коэффициента мощности cos j1 (Р2) (см. рис. 20)
Кроме активной мощности Р1, двигатель потребляет реактивную мощность Q1, в основном необходимую для создания вращающегося магнитного поля. Коэффициент мощности
(20)
При
холостом ходе
имеет
малое значение (примерно 0,1), так как
активная мощность мала, расходуется
только на небольшие потери в статоре и
небольшие механические потери, а
реактивная мощность имеет постоянное
значение, так как магнитный поток
постоянный.
С увеличением нагрузки активная мощность увеличивается, а реактивная мощность в пределах до номинальной нагрузки имеет неизменное значение. В результате увеличивается. Однако при дальнейшем увеличении нагрузки сказывается увеличение потоков рассеяния, за счет чего реактивная мощность Q1 увеличивается и начинает уменьшаться.
Характеристика электромагнитного момента.
Зависимость
(см.
рис.20).
В установившемся режиме работы двигателя электромагнитный момент М уравновешивается статическим моментом сопротивления (тормозным моментом):
,
(21)
где
–
момент холостого хода, создаваемый
силами трения,
–
полезный
момент на валу двигателя, создаваемый
нагрузкой (рабочей машиной):
,
(22)
т.е.
пропорционален полезной мощности
и
обратно пропорционален угловой скорости
вращения
.
Так
как при изменении нагрузки (в пределах
от холостого хода до номинальной)
скорость вращения асинхронного двигателя
остается почти постоянной, то зависимость
у
асинхронных двигателей прямолинейна.
Характеристика вращающегося момента
,
складывающегося из момента холостого
хода и полезного момента, пересекает
ось ординат в точке, соответствующей
,
а затем она почти прямолинейна и лишь
немного изгибается вверх.