2. Основные характеристики двигателя

К основным техническим характеристикам трехфазного асинхронного электрического двигателя относятся:

-мощность на валу или полезная мощность;

-частота вращения;

-коэффициент полезного действия;

-коэффициент мощности;

-скольжение;

-отношение пускового и номинального моментов;

-перегрузочная способность.

Есть и другие важные характеристики, которые определяются стандартами и устанавливают показатели надежности при эксплуатации у потребителя.

Задачей расчета асинхронного двигателя является определение главных размеров и обмоточных данных по заданной полезной мощности на валу. По результатам расчета определяются рабочие характеристики двигателя. Это зависимость потребляемого тока, подводимой мощности, кпд, коэф-та мощности и скольжения от мощности на валу. Соответствие рабочих характеристик расчетам подтверждается испытаниями.

Для двигателей одного габарита справедливо выражение:

D² • l • n / Р = Соnst

Здесь Р – расчетная, более высокая чем номинальная, мощность ( с учетом к.п.д. и коэф-та мощности). Очевидно, что для увеличения мощности на валу двигателя необходимо увеличивать D или l или n. В пределах одного габарита, при неизменной n, как правило, изменяют только l.

Длина l на практике ограничена рядом условий, например, длиной корпуса статора, длиной вала, условиями транспортировки и монтажа. В этом случае проблема повышения мощности двигателя (в одном габарите) решается путем разработки секционного двигателя.

Погружной секционный электродвигатель состоит из двух или трех секций, соединенных между собой узлом секционирования. Головка электродвигателя установлена на верхней секции, а основание – на нижней. Узел секционирования обеспечивает механическое соединение валов и электрическое соединение обмоток секций электродвигателей.

Кпд двигателя характеризует уровень потерь и определяется выражением:

( Р_1Н - ∑ Р _потерь) / Р_1Н

Здесь Р_1Н – подводимая к двигателю активная электрическая мощность, кВт при номинальной нагрузке;

∑ Р _потерь = Р _стали + Р _{механич.} + Р _{меди статора} + Р _{меди ротора} + Р _{добавочные} также при номинальной нагрузке.

Указанные потери взаимно связаны. Каждая из указанных потерь определяется расчетом, и в последующем проверяется при испытаниях двигателя. Оптимальное соотношение между величинами потерь будет означать максимум кпд.

Важной характеристикой асинхронного двигателя является вращающий момент. Он создается благодаря действию сил, о которых было сказано выше. Зависимость вращающего момента от скольжения называется моментной характеристикой и имеет вид. Устойчивая работа двигателя возможна лишь при скольжении, которому соответствует возрастание вращающего момента, например при скольжении s_А и вращающем моменте М_А. При скольжении s_В и моменте М_В частота вращения двигателя станет уменьшаться и может дойти до нуля. Характерной точкой на кривой момента является s _{критич.} До этой точки увеличение момента возможно. Но в точке М_кр произойдет так называемое «опрокидывание» момента и двигатель остановится. Момент, соответствующий номинальному скольжению, называется номинальным моментом. Для погружных двигателей отношение максимального момента к номинальному нормировано и составляет не менее 2.

Рассмотрим режим пуска. При пуске асинхронного двигателя вращающееся магнитное поле пересекает обмотку ротора с более высокой скоростью, чем при работе двигателя, так как в начале пуска ротор неподвижен. Вследствие этого в обмотке ротора наводится большая по сравнению с номинальной электродвижущая сила, а значит по обмотке ротора проходит и больший ток. Поэтому пусковой момент, прямо пропорциональный величине тока, больше номинального момента. Для погружных двигателей отношение пускового момента к номинальному моменту также нормировано и должно быть не менее 2. Увеличение тока в обмотке ротора вызывает соответствующее увеличение тока в обмотке статора - согласно закону сохранения энергии. Пусковой ток обмотки статора в 5-7 раз превышает номинальный. Норма на величину пускового тока не устанавливается, а характер зависимости пускового тока статора от скольжения приведен на графике.

С целью снижения пусковых токов мощных двигателей применяется пуск на пониженной частоте питающей сети, от станции управления с частотным преобразователем.

Двигатели мощностью до 160 кВт допускают прямой пуск от номинального напряжения и частоты; от160 до 250 кВт – при плавном регулировании напряжения, начиная от 50% от номинального; свыше 250 кВт – с помощью частотного преобразователя.