11.7. Механічна характеристика асинхронної машини

Ця характеристика, що являє собою графічну залежність приі, може бути побудована за рівнянням (11.26), якщо задатися різними (додатними і від'ємними) значеннями ковзання (рис. 11.7а). З рисунка видно, що момент досягає максимуму при деякому ковзанні, що називаєтьсякритичним. Форма кривої вказує на те, що асинхронний двигун може стійко працювати тільки в діапазоні ковзань віддо, коли момент збільшується з ковзанням від до. Після перевищення критичного ковзання момент зменшиться і двигун неминуче повинен зупинитися. Таким чином, асинхронний двигун має границю по навантаженню, що визначає максимум обертального моменту.

Варто пам'ятати, що в діапазоні великих ковзань , згідно рівнянь (11.5) і (11.20), різко збільшуються втрати у сталі і обмотці ротора в порівнянні з номінальним режимом. Теплота, що при цьому виділяється, може призвести до несправності двигуна, навіть до виплавлення "білчиної клітки" ротора.

Рис. 11.7. Механічні характеристики асинхронної машини

Максимальне значення моменту (критичне ковзання) можна визначити, взявши похідну від моменту (11.26) по ковзанню і прирівнявши до нуля, тобто. В результаті цієї звичайної математичної операції отримаємо

(11.27)

У звичайних електричних машинах ;тому, нехтуючи величиною отримуємо

(11.27б)

Де - один з параметрів короткого замикання за (8.28в)

Значення максимального моменту визначимо за (11.26), підставляючи значенняз (11.27б) і приймаючи:

(11.28)

де знак "+" відноситься до режиму двигуна,"-" до режиму генератора.

З рівняння (11.28) видно, що максимальний момент залежить лише від конструктивних параметрів двигуна, (величини х_к) і в процесі експлуатації не може бути змінений. Активний опір кола ротора за (11.27) визначає тільки значенняпри.

Відношення максимального моменту до номінального називається коефіцієнтом перевантажувальної здатності; звичайно

В момент запуску ; тому значенняможна отримати, підставивши це значення ковзання асинхронного двигуна в загальноприйняті функціїп=f(М) побудована на рис. 11.7б із залежності, так якп іs пов'язані між собою виразом (11.3). Суцільною лінією зображена робоча частина характеристики.

Як бачимо, при збільшенні навантаження навалі, частота обертання двигуна зменшується. За своїм виглядом робоча частина характеристики аналогічна механічній характеристиці двигуна постійного струму паралельного збудження. Якщо навантаження на валу збільшиться до, то двигун може перейти на постійну (штрихову) частину характеристики, де одночасно почне зменшуватися і обертальний момент, що розвиває двигун, і частота обертання аж до зупинки двигуна.

11.8. Запуск в хід асинхронних двигунів

Запуск двигунів в хід має бути простим, при найбільшому можливому пусковому моменті і найменшому пусковому струмі. Практично використовують три таких способи:

1. безпосереднє підключення статора до мережі (прямий запуск);

2. зниження напруги, що підводиться до статора при запуску;

3. ввімкнення в коло ротора пускового резистора.

Прямий пуск застосовують для двигунів з короткозамкненим ротором. Двигун автоматично розганяється згідно механічної характеристики (див. рис. 11.7) від точки, що відповідає, то точки на робочій характеристиці,в якій встановлюється рівновага моментів [див. вираз (7.6)].

Рис.11.8. Механічні характ еристики асинхронного двигуна при різних опорах кола ротора

Відношення моментів називаютькратністю початкового пускового моменту. Для двигунів потужністю до 100 кВт потужністю більше 100 кВт

Недоліком прямого запуску є порівняно невелике значення і надзвичайно великий стрибок пускового струму, що в 5-7 разів перевищує.

Запуск при зниженій напрузі застосовують з метою зменшення стрибка пускового струму. Дня цього на період запуску в коло статора вмикають реактор, на якому спадає частина напруги, пропорційна пусковому струмові, або знижують напругу за допомогою автотрансформатора.

Застосовують також перемикання обмотки статора при запуску з робочої схеми "трикутник" () на пускову схему "зірка" (Y). При ввімкненні статора по схеміYнапруга, що подається на фази обмотки зменшується в разів, що обумовлює таке зменшення фазних струмів, а лінійних - в три рази. Останнє дуже важливо для системи електропостачання. Слід пам'ятати, що згідно (11.26), зниження фазної напруги в рази зменшує момент запуску урази.

Ввімкнення в коло ротора пускового резистора можливе при запуску двигуна з фазним ротором (див. рис. 11.1). З виразу (1.27б) видно, що при збільшенні активного опору кола ротора, росте значення, тобто максимум моменту, залишаючись незмінним за значенням настає при великих ковзаннях. Підібравши таке значення опору пускового резистора, щоб, згідно (11.27б),, можна отримати, тобто двигун при запуску розвине максимальний момент. Збільшення опору кола ротора, як видно з виразу (11.12), зменшить повний пусковий струм.

Фізичне пояснення цьому, здавалося б, парадоксальному явищу (струм зменшується, а момент зростає) випливає з виразу (11.23). Резистор хоч і зменшує повний струм, але збільшує його активну складову, оскільки збільшується активна складова опору кола ротора; дійсно,, з резистором

Механічні характеристики двигуна при різних опорах ротора зображені на рис. 11.8. Тут характеристика з більшим порядковим номером відповідає більшому опорові кола ротора. Для кривої і Виводячи сходинками пусковий реостат, переходять на характеристики3, 2, поки не вийдуть на звичайну характеристику1. Після цього щітки піднімають з кілець, а обмотка ротора закорочується.