Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Машины 5 семестр / лекции / Асинхронник 3

.pdf
Скачиваний:
14
Добавлен:
31.08.2022
Размер:
483.65 Кб
Скачать

УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Под устойчивостью работы электродвигателя

понимают способность двигателя восстанавливать установившуюся частоту вращения при кратковременных возмущениях (изменениях нагрузки, напряжения питающей сети и пр.).

Условие равновесия моментов, приложенных к ротору двигателя

Где: Μ—электромагнитный момент двигателя; Мст — статический момент нагрузки (момент сопротивления механизма, приводимого во вращение, с учетом механических потерь в двигателе);

JdΩ2/dt—динамический момент, зависящий от момента инерции вращающихся масс J и ускорения ротора dΩ2/dt. При М = Мст угловая скорость неизменна Ω2=const и ускорение ротора

Ротор вращается с установившейся частотой, если при М>Мст, ротор ускоряется, а при М<Мст — замедля-ется. Устойчивость зависит от формы механических характеристик двигателя и приводимого им во вращение производственного механизма (рисунок 1).

Для грузоподъемных механизмов кранов, лифтов, лебедок и т. п. прямая 1,(рис.1а). Вентиляторы, центробежные насосы, гребные винты и прочие механизмы имеют характеристику кривая 2. Эту характеристику часто называют вентиляторной. Бетономешалки и некоторые другие механизмы имеют большое трение в состоянии покоя и при малых частотах вращения, поэтому в таких механизмах с ростом частоты вращения нагрузочный момент падает (кривая 3).

Устойчивость «в малом» - устойчивость при небольших изменениях нагрузки. Рассмотрим работу АД механическая характеристика 1 ( рис1. б), приводящего во вращение производственный механизм с механической характеристикой 2. Условие М=Мст выполняется в точках А и В при значениях частоты вращения nА и nВ. В точке В двигатель не может работать устойчиво, так как при малейшем изменении момента Мст (нагрузки) и возникающем в результате этого отклонении частоты вращения от установившегося значения появляется избыточный замедляющий или ускоряющий момент ±(М—Мст), увеличивающий это отклонение.

При работе машины в режиме, соответствующем точке А, двигатель работает устойчиво, так как при случайном увеличении момента Мст и замедлении ротора (т. е. уменьшении частоты вращения n2) электромагнитный момент Μ возрастает. Когда момент Μ станет равным новому значению Мст, двигатель снова работает с установившейся, но несколько меньшей частотой вращения. АД при работе на участке СΜ механической характеристики обладает, свойством внутреннего саморегулирования, благодаря которому его вращающий момент автоматически регулируется по закону М=Мст . Это регулирование осуществляется за счет увеличения или уменьшения частоты вращения ротора n2.

Работа двигателя устойчива, если с увеличением частоты вращения n2 статический момент Мст уменьшается медленнее, чем электромагнитный момент двигателя М

При работе электродвигателя совместно с производственным механизмом, имеющим вентиляторнуюхарактеристику, устойчивая работа возможна и на участке Μn механической характеристики 1, т. е. при s>sкр.

Однако допускать работу при скольжениях, больших критического, не следует, так как при этом резко уменьшается КПД двигателя, а потери мощности в его обмотках становятся настолько большими, что могут в короткое время вывести двигатель из строя.

Устойчивость «в большом» - устойчивость при больших изменениях нагрузки.

Когда двигатель работает при скольжении, меньшем sкр, но близком к нему, случайная перегрузка двигателя может привести к его остановке при Мсттах. Поэтому

Мтахиногда называют опрокидывающим моментом. При больших перегрузках устойчивость работы двигателя обеспечивают путем выбора номинального момента

Мном<Мmax.

Отношение kм = Мmax/Мном, называемое перегрузочной способностью, регламентируется ГОСТом. Перегрузочная способность для различных двигателей различна: kм = 1,7...3,5. Большие значения имеют двигатели, предназначенные для работы с большими перегрузками: крановые, металлургические и т. п.

Увеличение перегрузочной способности асинхронного двигателя ведет к возрастанию его габаритов и массы или к снижению энергетических показателей.

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рабочими характеристиками зависимости частоты вращения n2 (или скольжения s), момента на валу М2, тока статора I1, коэффициента полезного действия η и cosφ1 от полезной мощности Р2 при U1=const и f1= const. Их определяют экспериментально или путем расчета по схеме замещения.

При переходе от ХХ к режиму полной нагрузки частота вращения n2 изменяется незначительно, поскольку АД расчитывают так, чтобы sн не превышало 0,02...0,06. Следовательно, скоростная характеристика (зависимость n2) асинхронногодвигателя является «жесткой».

Зависимость между моментом М2 и полезной мощностью Р2 определяется соотношением

где Ω2 - угловая скорость ротора.

Поскольку n2 (а следовательно и Ω2 )изменяются мало,

зависимость М2 близка к линейной.

Активная составляющая тока I1 пропорциональна полезной мощности. Реактивная составляющая в диапазоне рабочих нагрузок изменяется мало, так как она определяется главным образом током холостого хода, который составляет 20...40% отноминального тока.