Исследование механических характеристик асинхронной машины в режиме динамического торможения

Ц е л ь  р а б о т ы: изучить работу асинхронной машины в режиме динамического торможения, снять естественные и реостатные механические характеристики при различных постоянных токах в обмотке статора, построить и проанализировать полученные зависимости [3, с. 332; 4, с. 201 – 206; 6, с. 32, 33].

5.1. Краткие теоретические сведения

Динамическое торможение асинхронного двигателя осуществляется подключением обмотки статора к источнику постоянного тока. Для ограничения тока и получения различных тормозных характеристик цепь ротора замыкается на внешние резисторы.

Обмотка статора может иметь различные схемы включения при питании их от источника постоянного тока [Чиликин МГ]. В лабораторной работе предлагается использовать схему (рис. 5.1), которая является простой и часто применяется на практике. В этом случае МДС постоянного потока, определяемая геометрической суммой МДС трех фаз, равна:

(3.1)

где I_п – сила постоянного тока, А;

W₁ – число последовательно соединенных витков фазы статора.

Постоянный ток, протекающий по обмотке статора, образует неподвижное поле, основная волна которого дает синусоидальное распределение индукции в воздушном зазоре B_δ.

При появлении неподвижного магнитного поля (n₁ = 0) проводники вращающегося ротора будут находиться в переменном магнитном поле. По правилу правой руки можно определить направление ЭДС в проводниках ротора (см. рис. 5.2), мгновенное значение которой:

(5.3)

где l – активная длинна проводников ротора.

ЭДС в проводниках ротора создают токи, отстающие по фазе от ЭДС. Активная составляющая тока ротораi_2ia совпадает по фазе с ЭДС и создает тормозной момент, реактивная составляющая обусловлена наличием магнитных полей, создает знакопеременную силу.

Направления действия электромагнитных сил F_i можно определить по правилу левой руки (см. рис. 3.2), эти силы направлены встречно направлению вращения ротора. Среднее значение (постоянная составляющая) силы:

(5.2)

где I_2ia – действующее значение активной составляющей тока ротора, А;

B_δ~ – действующее значение магнитной индукции в воздушном зазоре, Тл.

Тормозной электромагнитный момент ротора:

(5.4)

где D – диаметр ротора, м;

N – количество проводников ротора.

Таким образом, во вращающемся роторе возникает переменный ток, создающий свое поле, которое также неподвижно относительно статора. В результате взаимодействия суммарного магнитного потока с током ротора возникает тормозной момент, который зависит от МДС статора, сопротивления ротора и частоты вращения ротора двигателя.

Механические характеристики в режиме динамического торможения расположены во втором квадранте (рис. 5.3). Они проходят через начало координат, так как при угловой скорости, равной нулю, тормозной момент в этом режиме также равен нулю. Максимальный момент пропорционален квадрату приложенного к статору напряжения и возрастает с ростом напряжения. Критическое скольжение зависит от сопротивления роторной цепи. Оно увеличивается пропорционально росту сопротивления, максимальный момент при этом не изменяется.

Подробнее теоретические сведения о динамическом торможении АМ рассмотрены в [1,6].