3.8. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменениях напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора

Из (3.42), (3.44) и (3.47) видно, что электромагнитный момент асинхронного двигателя, а также его максимальное и пусковое значения пропорциональны квадрату напряжения, подводимого к обмотке статора: М≡U₁². В то же время анализ выражения (3.43) показывает, что значение критического скольжения не зависит от напряжения U₁. Это дает нам возможность построить механические характеристики М=f(s) для разных значений напряжения U₁ (рис. 3.12), из которых следует, что колебания напряжения сети U₁ относительно его номинального значения U_1ном сопровождаются не только изменениями максимального и пускового моментов, но и изменениями частоты вращения ротора.

Рис. 3.12. Влияние напряжения на вид механической характеристики асинхронного двигателя

С уменьшением напряжения сети частота вращения ротора снижается (скольжение увеличивается). Напряжение U₁ влияет на значение максимального момента М_тах, а также на перегрузочную способность двигателя . Так, если напряжение U₁ понизилось на 30%, т. е. U₁=0.7U_ном, то максимальный момент асинхронного двигателя уменьшится более, чем вдвое:

М_max=0.7² М_max=0.49М_max.

На сколько же уменьшится перегрузочная способность двигателя? Если, например, при номинальном напряжении сети перегрузочная способность , то при понижении напряжения на 30% перегрузочная способности двигателя , т. е| двигатель не в состоянии нести даже номинальную нагрузку.

Как следует из (3.44), значение максимального момента двигателя не зависит от активного сопротивления ротора r₂. Что же касается критического скольжения s_кр, то, как это видно из (3.43), оно пропорционально сопротивлению r₂. Таким образом, если в асинхронном двигателе постепенно увеличивать активное сопротивление цепи ротора, то значение максимального момента будет оставаться неизменным, а критическое скольжение будет увеличиваться (рис. 3.13). При этом пусковой момент двигателя М_П возрастает с увеличением сопротивления r₂ до некоторого значения. На рисунке это соответствует сопротивлению r_2III, при котором пусковой момент равен максимальному. При дальнейшем увеличении сопротивления r₂ пусковой момент уменьшается.

Рис. 3.13. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на механическую характеристику асинхронного двигателя

Анализ графиков М=f(s), приведенных на рис. 3.13, также показывает, что изменения сопротивления ротора r₂ сопровождаются изменениями частоты вращения: с увеличением r₂ при неизменном нагрузочном моменте М_ст скольжение увеличивается, т. е. частота вращения уменьшается (точки 1, 2, 3 и 4).

Влияние активного сопротивления обмотки ротора на форму механических характеристик асинхронных двигателей используется при проектировании двигателей. Например, асинхронные двигатели общего назначения должны иметь «жесткую» скоростную характеристику (см. рис. 3.11), т. е. работать с небольшим номинальным скольжением. Это достигается применением в двигателе обмотки ротора с малым активным сопротивлением r_2. При этом двигатель имеет более высокий КПД за счет снижения электрических потерь в обмотке ротора (Р_э2=m₁I₂²r₂). Выбранное значение r₂ должно обеспечить двигателю требуемое значение пускового момента.

При необходимости получить двигатель с повышенным значением пускового момента увеличивают активное сопротивление обмотки ротора. Но при этом получают двигатель с большим значением номинального скольжения, и следовательно, с меньшим КПД.

Рассмотренные зависимости М=f(U₁) и M=f(r₂') имеют также большое практическое значение при рассмотрении вопросов пуска и регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.