5.3. Расчеты и построения

1) Рассчитать коэффициент С по выражению (2.6) и электромагнитный момент, создаваемый машиной постоянного тока М_экс, по выражению (2.5).

2) Зная момент, создаваемый нагрузочной машиной (М_экс), полученный на стенде при пониженном напряжении (U_1экс) на двигателе, рассчитать момент на валу двигателя, соответствующий номинальному напряжению (U_1н = 380 В) при тех же значениях частоты вращения по выражению:

M_МПТ = M_МПТэкс . (5.1)

3) Построить зависимости n = f (М_МПТ).

4) По полученным зависимостям n = f (М_МПТ) определить моменты потерь при затор­моженном роторе (М_0 пот) и при идеальном холостом ходе (М_х.пот) (см. рис. 5.1).

5) Построить кривую потерь n = f (М_пот) по двум найденным точкам: (М_пот; 0), (М_х.пот; n₀).

6) Построить механическую характеристику АМ, графически сложив кривую n = f (М_МПТ) с кривой потерь n = f (М_пот).

5.4. Контрольные вопросы

1) На какие характерные участки можно разделить график механической характеристики асинхронной машины?

2) В чем особенность определения электромагнитного момента асинхронной машины в данной работе?

3) При каком условии асинхронная машина переходит из двигательного режима в генераторный?

4) При каком условии асинхронная машина переходит из двигательного режима в режим торможения противовключением?

5) В чем физическая сущность момента потерь асинхронной машины?

6. Исследование механических характеристик асинхронной машины в режиме динамического торможения

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

6.1. 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. 6.1), которая является простой и часто применяется на практике.

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

В процессе вращения проводника обмотки ротора в неподвижном магнитном поле на него будет воздействовать переменное значение индукции в зазоре. По правилу правой руки можно определить направление наводимой в проводнике ротора ЭДС (рис. 6.2), мгновенное значение которой:

e_2i = lvB_δi, (6.1)

где l – активная длинна проводника ротора, v – его линейная скорость, B_δi – значение индукции магнитного поля в месте нахождения проводника.

ЭДС, наводимые в проводниках обмотки ротора, создают токи, отстающие по фазе от ЭДС. Активная составляющаятока i-го проводника обмотки ротора i_2ia совпадает по фазе с ЭДС и выполняет работу по торможению ротора, реактивная составляющая обусловлена наличием магнитных полей и работы не выполняет.

Направление действия электромагнитных сил F_i можно определить по правилу левой руки (см. рис. 6.2). Эти силы направлены встречно направлению вращения ротора. Среднее значение электромагнитной силы можно определить по закону Ампера:

F_i = lI_2iaB_δ~ , (6.2)

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

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

Тормозной электромагнитный момент ротора определяется суммарным действием электромагнитных сил, приложенных ко всем проводникам ротора.

Механические характеристики в режиме динамического торможения расположены во втором квадранте (рис. 6.3). 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 (скольжение, соответствующее максимальному моменту) 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].