Вопрос 61

Рабочими характеристиками называют графические зависи­мости частоты вращения п₂ (или скольжения s),момента на валу М₂ , тока статора I₁ , коэффициента полезного действия η и cos φ₁от полезной мощности Р₂ при U₁ = const и f₁ = const. Их определяют экспериментально или путем расчета по схеме замещения или круговой диаграмме.

Частота вращения ротора. При переходе от режима холостото хода к режиму полной нагрузки частота вращения n₂ изменяется незначительно, так как при проектировании двигателей для уменьшения потерь мощности в роторе ΔР_эл2 необходимо, чтобы скольжение при номинальном режиме не превышало 0,02—0,06. Следовательно, скоростная характеристика асинхронного двигателя является «жесткой».

Вращающий момент на валу двигателя. Зависимость между моментом М₂ и полезной мощностью Р₂ определяется соотношением

Р₂ = М₂ ω₂ ,

где ω₂ — угловая скорость ротора.

Поскольку n₂ изменяется мало, эта зависимость близка к линейной. Чтобы определить моментМ₂ на валу двигателя, по круговой диаграмме находят электромагнитный момент М, а затем из него вычитают момент, обусловленный трением в двигателе, — М_т = ΔР_т /ω₂ :

М₂ = М - М_т.

Ток статора. Ток I₁ получают по круговой диаграмме непосредственным измерением отрезков, соединяющих начало координат с точками А₁ , А₂ , А₃ и другими на окружности токов. Активная составляющая тока пропорциональна полезной мощности. Реактивная составляющая в диапазоне рабочих нагрузок изменяется мало, так как она определяется главным образом током холостого хода, который составляет 20—40% от номинального тока.

Коэффициент мощности. При переходе от режима холостого хода к режиму номинальной нагрузки коэффициент мощности возрастает от значения cos φ₁ = 0,09 ÷ 0,18 до некоторой максимальной величины: для двигателей малой и средней мощности (1 - 100 кВт) cos φ1 = 0,7 ÷ 0,9, а для двигателей большой мощности (свыше 100 кВт) cos φ₁  =0,90 ÷ 0,95. При дальнейшем увеличении нагрузки cos φ₁ несколько уменьшается. Следовательно, работа асинхронного двигателя при малых нагрузках, когда cos φ₁ мал, в энергетическом отношении невыгодна. 

Коэффициент полезного действия. Зависимость η от полезной мощности Р₂ имеет такой же характер, как и для трансформатора. Эта зависимость имеет общий характер для большинства электрических машин.

η = Р₂ /Р₁ = Р₂ /(Р₂ + ΔР_пост + ΔР_пер ) = АI/(АI + В + СI²),

Вопрос 62

Пуск асинхронных двигателей можно производить при полном напряжении (прямой пуск) и при пониженном напряжении. Прямой пуск осуществляется при помощи рубильников, переключателей, пакетных выключателей, магнитных пускателей, контакторов и контроллеров. При прямом пуске к двигателю подается полное напряжение сети. Недостатком этого способа пуска являются большие пусковые токи, которые в 2—7 раз больше номинальных токов двигателей.

Наиболее простым является прямой пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Пуск и останов таких двигателей производится включением или отключением рубильника (магнитного пускателя) и т. п. На фиг. 399 показана схема прямого пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя. Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором производится

ностью введено. В конце пуска реостат плавно выводится и закорачивается. Наличие активного сопротивления в цепи ротора при пуске приводит к уменьшению пускового тока и увеличению пускового момента. На фиг. 400 дана схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором.

Рассмотрим два способа пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении: с помощью переключателя со звезды на треугольник и с помощью автотрансформатора. Пуск при помощи переключателя со звезды на треугольник. При пуске обмотка статора с помощью рубильника соединяется звездой и, как только двигатель разовьет максимально возможную для этого соединения скорость вращения, рубильник откидывается влево, обмотка статора оказывается включенной треугольником и двигатель получает возможность развить полную скорость. При этом способе пуска двигателя пусковой ток уменьшается в три раза. Поясним это на примере.

Пуск при помощи автотрансформатора. Уменьшить напряжение, подводимое к двигателю, а вместе с этим уменьшить пусковой ток двигателя можно также при помощи автотрансформатора.

На фиг. 404, а показана схема пуска низковольтного асинхронного двигателя Д при помощи автотрансформатора AT. Фиг. 404, б изображает схему пуска высоковольтного двигателя. Здесь автотрансформатор AT имеет размыкаемую нулевую точку. Для пуска двигателя Д в ход включают масляный выключатель 1, замыкая тем самым нулевую точку автотрансформатора. Затем включают главный масляный выключатель 2; к двигателю через автотрансформатор подается из сети пониженное напряжение и двигатель трогается с места. При достижении двигателем максимально возможной (при данном соединении) скорости выключается масляный выключатель 1 и включается масляный выключатель 3. отчего двигатель получает полное напряжение сети и развивает нормальную скорость вращения. При пуске автотрансформаторы понижают напряжение на 50—80%.