Искусственные механические характеристики ад при изменении параметров цепей статора, ротора и питающей сети

Искусственные механические характеристики АД можно получить введением в цепь ротора или статора добавочного сопротивления, изменением величины и частоты питающего напряжения и т.п. Рассмотрим, какое влияние на механические характеристики двигателя оказывают перечисленные факторы.

1. При изменении подводимого к двигателю напряжения изменяется момент, т.к. он пропорционален квадрату напряжения.

Синхронная скорость ₀и критическое скольжение, а также форма характеристики сохраняются. Изменится величина скорости приМ_Н, однако, это изменение будет незначительным. Уменьшение напряжения приводит к значительному снижению перегрузочной способности_М, но снижается и ток холостого хода. ПриU₁=U_HOMмагнитная цепь АД насыщена. УвеличениеU₁приf=constприводит при равных условиях к быстрому увеличению тока намагничивания. Т.к. у двигателей нормального исполнения ток холостого хода, превышениеU₁на (2030)% может увеличитьI₀до значений, превышающихI_1H, и двигатель может нагреваться сверх допустимой температуры даже при отсутствии полезной нагрузки.

2. Введение добавочного активного и индуктивного сопротивлений в цепь статора.Для ограничения величины пускового тока к.з. АД иногда в цепь статора вводят добавочное активное или индуктивное сопротивления. При этом уменьшаются критический момент и критическое скольжение в двигательном режиме. Скорость, соответствующая критическому скольжению, несколько возрастает. Семейства механических характеристик для этих случаев изображены на рисунках.

Введение в цепь статора добавочных сопротивлений вызывает понижение напряжения на его зажимах и уменьшает броски тока и пускового момента, что важно для смягчения ударов в передачах. Правда, в активном добавочном сопротивлении теряется часть энергии, а введение добавочного индуктивного сопротивления уменьшает коэффициент мощности двигателя.

Величина сопротивления, включаемого в цепь статора, определяется желаемым значением пускового тока. Если требуется ограничить пусковой ток двигателя до значенияI=αI, , где α<1, то для этого полное сопротивление к.з. в начальный момент пуска должно быть, где - полное сопротивление к.з. при номинальных условиях .

Расчетные формулы для определения добавочных сопротивлений можно найти используя треугольники короткого замыкания. Видно, что ;

.

3. Введение добавочного активного сопротивления в цепь ротора. При введении в цепь ротораAД добавочного активного сопротивления увеличивается критическое скольжение,, максимум критического момента смещается в сторону больших скольжений, а величина его не меняется, т.к. он не зависит от активного сопротивления роторной цепи. Введение в цепь ротора активного добавочного сопротивления используется для ограничения пускового тока и увеличения пускового момента. Можно ввести такоеR_доб, при котором критическое скольжение окажется равным 1 , а пусковой момент двигателя равным критическому. Физически увеличение пускового момента объясняется увеличением активной составляющей тока ротора (увеличением числа проводников обмотки ротора, на которые электромагнитные силы действуют по направлению вращения и уменьшением числа проводников, на которые электромагнитные силы действуют против направления вращения). Семейство механических характеристик двигателя, соответствующих разным по величинеR_доб, введенным в цепь ротора, изображено на рисунке.

4. Изменение частоты питающей сети.При изменении частоты питающей сети иU_сети=U₁=const, пропорционально изменяетсяω₀= и критический момент, так как он зависит от частоты обратно пропорционально её квадрату. Изменяется и магнитный поток, при чём он уменьшается с ростом частоты и увеличивается при её уменьшении. Это видно из уравнения равновесия ЭДС для одной фазы статора:. Пренебрегая падением напряжения в цепи статора, можно написать для абсолютных значений ЭДС и напряжения приU₁=constуравнение

.

Отсюда видно, что при росте f₁ поток уменьшается, а при уменьшении f₁ он растет. Этим объясняется и изменение критического момента двигателя и его перегрузочной способности.

Увеличение потока ведет к насыщению магнитной цепи машины, увеличению намагничивающего тока, следствием чего является ухудшение энергетических показателей двигателя. Уменьшение потока при постоянном моменте нагрузки приведет к увеличению тока ротора, что видно из выражения, и потребляемого из сети тока, следовательно, к перегрузке обмоток двигателя при недоиспользованной стали. В обоих случаях изменяется перегрузочная способность двигателя. Поэтому для наилучшего использования двигателя желательно всегда поток иметь постоянным. Для этого при изменении частоты необходимо изменять и величину подводимого напряжения, причем не только в функции частоты, но и в функции нагрузки. В простейшем же случае при изменении напряжения в той же степени, что и частоты, т.е. при, механические характеристики будут выглядеть так, как изображено на рисунке. Видно, что при изменении напряжения только в функции частоты по закону при частотах, меньших 0,5f_1Н перегрузочная способность двигателя будет уменьшаться. Это объясняется влиянием падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, которое приводит к уменьшению напряжения на намагничивающем контуре обмотки статора, к уменьшению магнитного потока и, следовательно, к уменьшению критического момента двигателя.