Жесткость механических характеристик.

- жесткость.

w=w₀(1-S); ; _; ;

;а0; ;

; ;S(0,350,4)S_k;

_{; ; .}

_{Принимаем за базовую величину I2б=I2н; ; R2=RнSн;}

_;

;

;;;.

w_не=w₀-w_не;w_не=S_н=R_.

Электромеханические характеристики асинхронного двигателя.

Для асинхронного двигателя существуют два типа электромеханических характеристик

I₁(S)– ток статора от скольжения;

I’₂(S)– ток ротора от скольжения.

В выражении для зависимости I’₂(S)получают из схемы замещения асинхронного двигателя

.

Из этого уравнения следует, что при S0токI’₂стремится к предельному значению равному

.

Из графика видно, что при скольжении S0функцияI’₂(S)возрастает монотонно, а при скольжении меньше нуля функция имеет максимумпри скольжении. Причем функцияI’₂(S)в генераторном режиме стремится к предельному значению сверху. Если для двигателей малой мощностиа1, тоS_гм=-1.

Для крупных машин а1, тоS_гм=-.

Но удобно для асинхронного двигателя пользоваться электромеханической характеристикой, выраженной через параметры М_к,S_к, а как в формуле для момента:

;;

;(А);

;;(В).

Делим (А) на (В)

;

;;;.

Из последней формулы можно определить значение предельного тока I’_2пред

S ;;

S_ни– скольжение на характеристики, где момент номинальный.

;.

Предельное значение тока ротора можно выразить через предельное значение следующим образом:

Ток ротора интенсивно растет до критического значения S_кдо значения0,71I’_2пр.

Для линейного участка скоростная характеристика выглядит следующим образом:

.

Электромеханическая характеристика I₁(S)можно получить, используя векторную диаграмму асинхронного двигателя:

;

;;;

.

Энергетический показатель асинхронного двигателя.

;.

Из первой формулы следует, что с увеличением активного сопротивления в цепи ротора, КПД ротора снижается:

; ;;

; ;.

Коэффициент мощности (из схемы замещения):

;

;.

cos’– коэффициент мощности без учета контура намагничивания;

cos₁– коэффициент мощности с учетом контура намагничивания определяют из векторной диаграммы.

.

Тормозные режимы.

Асинхронный двигатель работает в тех же тормозных режимах, что и двигатель постоянного тока: рекуперативного торможения, торможения противовключения, динамического торможения с самовозбуждением, динамического торможения с независимым возбуждением.

Рекуперативное торможение. Этот режим имеет место при скоростяхww₀.

Или при отрицательном скольжении S0. Он возникает при приложении к валу асинхронного двигателя активно движущегося момента, который вращает ротор двигателя в ту же сторону, что и в двигательном режиме.

Из векторной диаграммы видно, что активная составляющая тока статора I₁представляет из себя проекцию вектора токаI₁на векторU_ф, и будет направлена навстречу напряжению, что говорит о рекуперации энергии в сеть. В то же время рекуперативная составляющая тока совпадает с вектором напряжения из чего следует, что асинхронный двигатель потребляет реактивную энергию. С ростом скорости угол₂растет, а₁уменьшается.

При скольжении S_гм=-1/аэти углы становятся равными/2, а активная составляющая тока ротора и статора становится равной нулю. В этой точке реализуется режим динамического торможения, при скольжении по модулюSS_гмрекуперация энергии отсутствует. Для малых машин это позволяет осуществить рекуперацию в сеть при скольжении меньшеS_гм, для крупных машин это ограничение не существенно посколькуS_гм.

КПД в рекуперативном торможении

.

КПД в генераторном режиме _г_дв.

В рекуперативном режиме механическая характеристика является продолжением характеристики двигательного режима.

Критический момент в генераторном режиме больше, чем в двигательном режиме.

Режим противовключения. Он возможен при изменении чередования фаз питающего напряжения или когда ротор асинхронного двигателя движется под действием активного момента, который больше момента короткого замыкания двигателя в сторону противоположную вращению ротора.

Так как ротор двигателя в режиме противовключения вращается в обратную сторону по отношению к вращению статора, то скольжение будет равно

При этом существует определенное скольжение на двигательном и тормозном режиме, который выражается следующими соотношениями:

Двигательный режим	Режим противовключения
w=w0-w0S	w=w0Sпр-w0
w=w Sпр=2-S

Так как скольжение больше 1, то в режиме противовключения возникают большие токи и моменты. Для ограничения токов необходимо включить в ротор дополнительное сопротивление.

Следует заметить, что дополнительное сопротивление также способствует увеличению коэффициента мощности и момента.

.

Обычно R’₂в относительных единицах равно 0,81,3.

.

Динамическое торможение.Для реализации динамического торможения асинхронного двигателя обмотка его статора отключается от сети переменного тока и подключается к источнику постоянного тока.

При включении контакта Т и при отключении контакта Л в обмотке статора протекает постоянный ток, который создает неподвижное относительно статора магнитное поле. При вращении ротора это поле индуктирует в обмотке ротора ЭДС частота, которого пропорциональна скорости вращения ротора. ЭДС вызывает в обмотке ротора ток. Созданная этим током намагничивающая сила вращается относительно ротора, но неподвижна относительно статора. Взаимодействие тока ротора с неподвижным магнитным полем приводит к созданию тормозного момента. Асинхронный двигатель в режиме динамического торможения представляет из себя синхронный генератор, нагрузкой которого является сопротивление ротора, однако синтез процессов динамического торможения проще и удобнее рассматривать, представляя асинхронную машину. Идеализированная машина переменного тока по обмоткам статора которой протекает трехфазный симметричный переменный ток с частотой f₁, а сам статор вращается со скоростьюв направлении обратном направлению вращения поля. При этом скорость магнитного поля будет равна 0, как и в реальной машине при динамическом торможении. При динамическом торможении ток обмотки статора не зависит от параметров машины, а зависит от питания источника статора, но при переходе к идеализированной машине переменного тока считают, что статор питается от источника тока с частотойf_1,в этом случае схема замещения будет следующая:

При переходе с идеализированной машины переменного тока считаем, что обмотка статора, получающая питание от симметричной сети переменного тока, создает такую же намагничивающую силу, что и постоянный ток, при этом амплитуда намагничивающих сил, создаваемая переменным током, равна амплитуде намагничивающих сил создаваемых постоянным током F=F_н;,I₁– действующее значение тока статора,W₁– число витков в обмотке статора.

При переходе к динамическому торможению необходимо, чтобы ток был равен эквивалентному току.

Соотношение между эквивалентным по намагничивающей силе переменным током I_экви эквивалентным постоянным токомI_нопределяется схемой соединения обмоток статора при динамическом торможении. Наиболее часто употребляют схемы соединения обмоток статора следующие:

Наиболее просто реализованы схемы а и в.С точки зрения намагничивания все схемы приблизительно равны.

Поскольку идеальная двухфазная машина питается от источника тока, то намагничивающий ток резко меняется при изменении скольжения

Чем выше скорость, скольжение стремится к бесконечности и под действием реакции тока ротора асинхронный двигатель размагничивается.

S– скольжение.

При скольжении равном нулю машина насыщена, асинхронный двигатель находится в насыщенном состоянии I_=I_экв.

С ростом скорости угол растет, растет токI’₂Двигатель размагничивается.

Получили, что магнитная цепь непостоянна, поэтому приходится учитывать кривую намагничивания. Мы считаем, что машина не насыщаема. Можно считать, что магнитная цепь не насыщаема, когда 0,4I_экв.

Поскольку Х_=f(I_),то рассчетную механическую и электромеханическую характеристику динамического торможения необходимо получить с учетом кривой намагничивания.

;

;;;

- электромеханическая характеристика.

;;;;.

Если принять, что Х_=const, то можно привести к упрощенной формуле Клосса:

.

Графики механических характеристик:

I_n=const;I_n2>I_n1.

Критическое скольжение при динамическом торможении значительно меньше, чем в обычной схеме включения, так как Х_0Х_кз, кроме того, если дажеХ_I_=U_ф, а так как тормозной моментМ_дткМ_прв обычных схемах. В связи с этим обычно принимаютI_экв=(24)I_0.

Динамическое торможение с самовозбуждением.Может быть конденсаторное и для асинхронного двигателя с фазным ротором. Возможен режим динамического торможения с самовозбуждением с подпиткой статора от ротора через выпрямительный мост.

1)2)3)