2 Анализ электромагнитных характеристик асинхронного двигателя по круговой диаграмме

Круговая диаграмма (К. Г.) асинхронного двигателя представляет собой геометрическое место концов векторов, токов İ₁ (тока обмотки статора) и - İ′₂ (тока обмотки ротора, приведенного к обмотке статора) при изменении скольжения машины (s) от «+∞» до «-∞».

Круговая диаграмма имеет практическое значение. Она дает наглядное представление о зависимостях между величинами, характеризующими работу асинхронного двигателя, т. е. построение рабочих и механических характеристик, если нет возможности их опытного определения.

В основу построения диаграммы положена упрощенная Г-образная схема замещения (рис. 1), где параметры R_к, X_к, X_M, R_M предполагаются постоянными при постоянном значении напряжения U₁ = U_1H.

2.1 Построение круговой диаграммы

Круговая диаграмма строится по данным опытов холостого хода и короткого замыкания асинхронного двигателя.

Прежде, чем строить круговую диаграмму, необходимо провести несколько предварительных расчетов.

1. Коэффициент мощности в режиме холостого хода cos φ₀

2. Коэффициент мощности в опыте короткого замыкания cos φ_к

3. Ток фазы обмотки статора при коротком замыкании двигателя, соответствующее номинальному напряжению U_1H = 380 В

Последовательность построения круговой диаграммы:

1. Из точки 0 провести оси абсцисс и ординат. Ось ординат соответствует фазному напряжению обмотки статора.

2. Выбрать масштаб т_І так, чтобы длина вектора тока І_1кн составила примерно 25 …30 см.

3. Построить точку холостого хода (Н), которая соответствует скольжению s = 0.

Для этого построить вектор (отрезок ) под углом φ₀ к вектору напряжения .

4. Из точки «Н» провести прямую линию , параллельную оси абсцисс.

5. Построить точку короткого замыкания (К), которая соответствует скольжению s = 1.

Для этого построить вектор тока короткого замыкания, при номинальном напряжении (отрезок ) под углом φ_к к вектору напряжения .

6. Определить центр окружности круговой диаграммы, которая является годографом векторов токов статора и ротора.

Для этого провести отрезок , который соответствует токуГ-образной схемы замещения при скольженииs = 1. Из середины отрезка восстановить перпендикуляр до пересечения с линиейв точке 0’, которая и является центром окружности круговой диаграммы.

7. Через точки «Н» и «К» провести окружность круговой диаграммы с центром 0’.

8. Построить точку «Т», соответствующую скольжению s = ± ∞. Для этого под углом γ к оси абсцисс из точки «Н» провести прямую до пересечения с окружностью.

где – диаметр круговой диаграммы, выраженный в амперах

(D_a = m_I · ).

Точка пересечения «Т» соответствует скольжению s = ± ∞.

Посте построения на круговой диаграмме отмечены три характерные точки «Н» , «К» и «Т», между этими точками расположены три зоны возможных режимов работы асинхронной машины (рис. 2.1):

– дуга НК, соответствует двигательному режиму (s = 0 … 1);

– дуга КТ, соответствует тормозному режиму (s = 1 … ∞);

– дуга ТН, соответствует генераторному режиму (s = –∞ … 0).

Ось абсцисс называют линией подведенной мощности.

Линия называетсялинией полезной мощности.

Линия называетсялинией электромагнитной мощности.