6.5 Электромагнитный момент и характеристики асинхронного двигателя

6.5.1 Механическая характеристика асинхронного двигателя

Электромагнитный момент, развиваемый электромагнитными силами на роторе асинхронной машины, определяется равенством

,

где

— механическая мощность на роторе.

- действующее значение приведенного тока ротора.

 — угловая скорость ротора

- угловая скорость магнитного поля

- круговая частота электрической сети, – частота сети.

– синхронная частота вращения ротора, поля статора в об/с;

– частота вращения ротора в об/с.

Тогда

.

Зависимость от скольжения называется механической характеристикой АД.

Рис. 6.15. Механическая характеристика АД

В области от 0< s <1 характеристика соответствует двигательному режиму работы. Электромагнитный момент при любом значении скольжения пропорционален квадрату приложенного напряжения U₁.

Следует отметить, что не зависит от активного сопротивления фазы обмотки ротора , однако это сопротивление определяет значение , при котором достигается максимальное значение . Скольжение называется критическим. У асинхронных двигателей нормального исполнения .

Номинальному моменту соответствует скольжение .

Пусковому моменту – скольжение s = 1.

Асинхронные двигатели имеют на рабочем участке жесткую механическую характеристику, то есть угловая скорость мало изменяется при нагрузке.

6.5.2 Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Характеристики определяются при постоянных U_1н, f_н. Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называют зависимости потребляемой мощности P₁, первичного тока I₁, коэффициента мощности , момента на валу M₂, скольжения s и КПД h от полезной мощности P₂. Характеристики можно построить как по расчетным данным при проектировании двигателя, так и по опытным, при испытаниях двигателя.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 6.16 Рабочие характеристики асинхронного двигателя

6.6 Пуск трехфазных асинхронных двигателей

Одновременное увеличение пускового момента и уменьшение пускового тока возможно только за счет увеличения активного сопротивления ротора . Однако, повышенное значение вызывает возрастание потерь в обмотке ротора и снижение КПД двигателя.

6.6.1 Прямой пуск

Наиболее простым способом пуска короткозамкнутого двигателя является прямое включение обмотки статора непосредственно в сеть на номинальное напряжение (рис. 9.1, а). При скольжении s = 1 в обмотке ротора наводится большая ЭДС, вследствие чего пусковой ток в 4 - 7 раз превышает свое номинальное значение. Это вызывает колебания напряжения в питающей сети.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 6.17. Схемы способов пуска короткозамкнутых двигателей: а — прямой; б — реакторный; в — автотрансформаторный; г — с переключением со «звезды» на «треугольник»

6.6.2 Реакторный пуск

Осуществляется согласно схеме, приведенной на рис. 6.17, б. Сначала включается выключатель B₁, и двигатель получает питание через трехфазный реактор (индуктивную катушку) P, сопротивление которого ограничивает величину пускового тока. По достижении нормальной частоты вращения включается выключатель B₂, который шунтирует реактор, в результате чего на двигатель подается нормальное напряжение сети.

Пусковые реакторы строятся обычно с ферромагнитным сердечником и рассчитываются по нагреву только на кратковременную работу, что позволяет снизить их вес и стоимость.

6.6.3 Автотрансформаторный пуск

Осуществляется по схемам, приведенным на рис.6.17, в следующем порядке. Сначала включаются выключатели B₁ и B₂, и на двигатель через автотрансформатор AT подается пониженное напряжение. По достижении двигателем определенной частоты вращения выключатель B₂ отключается, и двигатель получает питание через часть обмотки автотрансформатора AT, который в этом случае работает как реактор. Наконец включается выключатель B₃, в результате чего двигатель получает полное напряжение.

6.6.5 Пуск переключением обмоток «звезда — треугольник»

Данный способ пуска (см. рис. 6.17, г) возможен в случаях, когда доступны все шесть выводов обмотки статора и когда линейное напряжение сети равно фазному напряжению двигателя. Например, когда двигатель на 380/220 В, с соединением обмоток У /Д работает от сети 220 В.

6.6.6 Пуск двигателя с фазным ротором с помощью пускового реостата

Рассмотрим пуск фазного двигателя с помощью ступенчатого металлического реостата (рис. 6.18) управляемого контакторами K.

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 6.18. Схема пуска асинхронного двигателя с помощью пускового реостата

Рис. 6.19. Последовательные изменения при реостатном пуске асинхронного двигателя: а — вращающего момента; б — тока

6.7 Асинхронные короткозамкнутые двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками