11.5.2. Рабочие характеристики ад

Рабочие характеристики двигателя – это зависимость его эксплуатационных параметров от мощности на валу P₂ (полезной мощности). К эксплуатационным параметрам относятся: n₂ – частота вращения двигателя (ротора); cos ₁ – коэффициент мощности двигателя;  – коэффициент полезного действия (КПД) двигателя; M_вр – момент вращения двигателя; I₁ – ток в обмотке статора; s – скольжение двигателя.^

Рабочие характеристики снимаются при постоянном напряжении питания статорной обмотки и постоянной частоте тока в сети (U₁ = const, f = const). Они показаны на рис. 89.

Зависимость тока статорной обмотки от полезной мощности на валу I₁ = f (P₂). По мере роста нагрузки на валу увеличивается ток статора за счет увеличения его активной составляющей. В режиме холостого хода, когда момент практически равен нулю, ток равен току холостого хода I_1х, значение которого зависит от магнитного сопротивления магнитопровода и, в первую очередь, от сопротивления воздушного зазора между статором и ротором, поэтому зазор делается небольшим – десятые доли мм, тем не менее I_1х  (0,20,5) I_1н в зависимости от мощности АД.

Зависимость коэффициента мощности АД oт полезной мощности cos ₁ = f (P₂). При холостом ходе cos ₁ определяется мощностью потерь в магнитопроводе, обычно в этом режиме cos ₁ достаточно мал (0,20,3), поэтому длительная работа АД без нагрузки нежелательна. Однако при нагрузке, близкой к номинальной, рост cos  замедляется вследствие увеличения реактивной мощности полей рассеяния. Обычно при номинальном режиме АД cos ₁ равен 0,70,85.

Зависимость частоты вращения ротора от полезной мощности n₂ = f (P₂). Эта характеристика достаточно жесткая и мало отличается от механической характеристики двигателя.

Зависимость коэффициента полезного действия АД от полезной мощности  = f (P₂) выражается формулой

,

где P₂ – полезная мощность, P₁ – мощность, подводимая к статорной обмотке (затраченная мощность), P_магн – потери в стали статора, P_эл –электрические потери в меди обмоток, P_мех – механические потери, обусловленные трением в подшипниках, несоосностью ротора и статора и др. При отсутствии нагрузки  = 0, с увеличением P₂ – коэффициент полезного действия увеличивается, однако, при больших нагрузках рост  замедляется, затем  начинает уменьшаться за счет увеличения тепловых потерь в обмотках, пропорциональных квадрату токов в них. Асинхронные двигатели рассчитывают так, чтобы максимальный  находился в пределах (0,70,8 )P_2ном.

Зависимость вращающего момента АД от полезной мощности M = f (P₂). Вращающий момент складывается из полезного момента M₂ и момента холостого хода M_вр.х, последний затрачивается на покрытие механических потерь, его можно считать постоянным и не зависящим от нагрузки двигателя. Полезный момент , где _р – угловая частота ротора, которая уменьшается с увеличением полезной мощности P₂, поэтому кривая момента – нелинейная и характеристика М = f (P₂) несколько отклоняется вверх.

Зависимость скольжения АД от полезной мощности s = f (P₂). Скольжение s ротора связано с n₂ следующим образом:

При холостом ходе, когда P₂ = 0, n₂  n₁ скольжение мало oтличается от нуля. С увеличением полезной мощности частота вращения ротора несколько уменьшается, а скольжение увеличивается. При P₂ = P_2н скольжение s = 0,030,06.