10.2 Асинхронные электродвигатели

На практике для построения механических характери­стик асинхронных двигателей применяются расчеты по экспериментальным и паспортным данным. В этих случаях должны быть известны: Р_н, I_н,U_н, n_н, cos ,η_н.

М еханическая характеристика строится для рабочей части по двум точкам:

1-я точка — М = 0

г де f — частота питающего тока, Гц; р - число пар полюсов обмотки статора; n₁ — синхронная частота вращения, об/мин;

2-я точка — n = n_н;

По уравнению механической характеристики (1)

или (2)

где М_к — максимальный момент, развиваемый двигателем, определяется по каталогу или по формуле; М — значение момента двигателя при скольжении s;

q— учитывает падение напряжения в статорной цепи;

r₁ — активное сопротивление обмотки статора;

r₂ — cопротивление ротора, приведенное к статору; s_к — максимальное скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент М_к.

Далее, задаваясь скольжением s от 0 до 1, по формулам (1) или (2) строится механическая характеристика двигателя.

Рис. 10.3 Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Для крупных машин, у ко­торых сопротивлением r₁ можно пренебречь, механическую характеристику можно строить по упрощенной формуле (2). Максимальное скольжение можно определить: 1) по параметрам машины

г де х₁ — индуктивное сопротивление обмотки статора; х₂ —индуктивное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору;

2) по упрощенному соотношению s_к=5s_н,

где — номинальное скольжение;

3.) по приближенной формуле

где λ= - перегрузочная способность двигателя, принимается по паспорту или каталогу. Момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения M≡U².

Поэтому для построения механической характеристи­ки при изменении напряжения нужно критический М_к и пусковой М_п моменты изменить пропорционально квадра­ту изменения подводимого напряжения. Механическая характеристика двигателя, построенная по уравнению (1), приведена на рис. 10.3.

10.2.1 Пусковые устройства

Двигатели с фазным ротором. Пуск в ход асинхронных электродвигателей с фазным ротором производится с по­мощью резистора, включенного в цепь ротора (рис. 18, а).

Рис. 4. Схема включения пусковых резисторов в цепь ротора (а) и пусковые характеристики двигателя (б).

Это уменьшает начальный пусковой ток и позволяет получить пусковой момент, близкий к максимальному момен­ту двигателя. Ступени пускового резистора могут служить также для регулирования частоты вращения двигателя. В этом случае пускорегулирующие резисторы должны вы­держивать без опасного для них нагрева достаточно длительное включение.

Рассчитывают эти резисторы двумя способами: гра­фическим и аналитическим.

Графический метод основан на прямолинейности механических характеристик и аналогичен расчету для дви­гателей постоянного тока параллельного возбуждения. Вначале строится рабочая часть механической характеристики в соответствии с выше изложенным Далее, задаваясь макси­мальным М₁ и переключающим М₂ пусковыми моментами двигателя, строят пусковые характеристики двигателя (рис. 4,6).

Для асинхронных электродвигателей обычно прини­мают: M₁ = (180 - 250) % от М_н; М₂ = (11О - 120) % от М_н,

где М_н — номинальный момент двигателя, который в дан­ном случае принимается равным нагрузочному М_с, т. е. М_н=М_с.

О трезок аб между горизонтальной прямой n₁a и есте­ственной механической характеристикой n₁б соответст­вует внутреннему активному сопротивлению (Ом) обмот­ки ротора r_р:

где s_н — номинальное скольжение электродвигателя, %; R_рn — активное сопротивление неподвижного ротора, Ом.

г де I_рн — номинальный ток ротора, А; Е_рн — эдс между кольцами неподвижного разомкнутого ротора, В.

Эдс между кольцами замеряют с помощью вольтметра при заторможенном роторе или принимают по ката­логу.

Отрезок дг в масштабе сопротивлений дает величину первой секции пускового резистора. Отрезки дг, гв и т. д. соответствуют сопротивлениям отдельных секций пуско­вого резистора в порядке их замыкания. Масштаб для сопротивлений (Ом/мм)

П ри аналитическом расчете необходимо помнить, что для асинхронных двигателей обычно принимают 3—5 ступеней ускорения. Если число ступеней неизвестно, то их можно

определить

где m – число ступеней резистора; M₁— максимальный пусковой момент электродвигателя, % номинального; s_н — номинальное скольжение электродвигателя, %;  =М₁/М₂ - отношение максимального пускового момента к переключающему. Если число ступеней резистора известно, то  можно определить по следующим формулам:

для нормального режима пуска (задаемся моментом М₂)

д ля форсированного режима пуска (задаемся моментом М₁)

С опротивление отдельных секций резистора каждой фазы r₃ = r_р ( — 1); r₂ = r₃ ; r₁ = r₂ .