Elektrichesky_privod_Kosmatov_V_I_2012

зультате приведения остался без изменения, т.е. выполнялось бы равенство

Е2к - ЭДС обмотки неподвижного ротора ( s 1, 0 ).

Если обозначить значения активного и индуктивного сопротивле-

ний роторной обмотки через и , то их приведѐнные к статору значения определятся как

где x2' 2 2 f1L'2 - индуктивное сопротивление рассеяния при частоте f1 .

90

Полученные уравнения соответствуют традиционной схеме замещения фазы асинхронного двигателя, в которой учтены и параметры ста-

торной обмотки x1 , R1 .

Рис. 5.4. Схема замещения фазы асинхронного двигателя

5.2.Статические электромеханические и механические характеристики асинхронного электропривода

Для качественной оценки электромеханических свойств асинхронного электропривода и количественных расчѐтов необходимо упростить схему замещения фазы АД (рис. 5.4) путѐм вынесения контура намагничивания на зажимы статора, тем самым пренебрегая влиянием

параметров обмотки статора R1 , x1 на магнитный поток (рис. 5.5).

Принятая Г-образная схема замещения асинхронного двигателя справедлива при следующих допущениях:

а) параметры всех цепей двигателя постоянны, т.е. R2' не зависит от частоты и явления вытеснения тока в роторе, а насыщение магнитной системы не влияет на реактивные сопротивления x2' и x1 ;

б) полная проводимость намагничивающего контура (сопротивление x и R ) неизменна, а намагничивающий ток не зависит от на-

грузки (тока I 2' ) и всегда пропорционален приложенному напряжению;

в) не учитываются добавочные потери и паразитные моменты, создаваемые высшими гармониками МДС и токов двигателя.

91

Рис. 5.5. Упрощѐнная схема замещения асинхронной машины

Уравнение механической характеристики f (M ) получим,

приравняв потери в роторной цепи, выраженные через механические и электрические величины.

Энергетическая диаграмма асинхронной машины в двигательном режиме представлена рис.5.6

Рис. 5.6. Энергетическая диаграмма асинхронной машины в двигательном режиме

Мощность, потребляемая двигателем из сети, если пренебречь потерями в стали статора Pc1 и потерями в меди статора Pм1 , при-

Тогда потери в роторной цепи

где U1ф U1 - фазное значение напряжения обмотки статора;

x1 x2' xк - индуктивное фазное сопротивление короткого замы-

кания.

Подстановка (5.18) в (5.17) даѐт уравнение механической характеристики

вующее ему скольжение ( sк ) также называется критическим. Согласно

общему правилу нахождения экстремума функции, необходимо определить производную dM / ds уравнения (5.19), приравнять еѐ к нулю и определить критическое скольжение

Знаки () в (5.20) означают, что максимум момента может иметь место при в двигательном режиме и при в генераторном режиме. Знак плюс в (5.21) соответствует , а минус . Из (5.21) также видно, что при работе в генераторном режиме с рекуперацией энергии критический момент больше, чем в двигательном режиме.

Из (5.19) и (5.21) с учѐтом (5.20) может быть получена другая формула для механической характеристики

Основное преимущество записи механической характеристики в виде (5.23) по сравнению с (5.22) заключается в том, что для (5.23) достаточно знать лишь параметры, которые обычно указываются в каталогах. В каталогах на асинхронные двигатели, помимо номинальных данных

U н , Pн , н и др., приводится значение M к / М н , которое называют

также перегрузочной способностью.

Другие параметры и величины можно определить по следующим формулам:

номинальный момент

критическое значение скольжения для машин малой мощности с a 1

работы асинхронного электропривода воспользуемся формулами (5.23)

– (5.29). На рис. 5.7 представлена механическая характеристика асинхронного двигателя f (M ) .

Как и для двигателей постоянного тока, у асинхронного двигателя имеется естественная механическая и электромеханическая характе-

ристики при U1н , f1н , и отсутствии добавочных сопротивлений в ста-

торной и роторной цепях. Все другие характеристики искусственные. Проанализируем форму механической и скоростной характери-

стик, представленной на рис. 5.7.

95

При изменении скольжения от 0 до 1 асинхронная машина работает в двигательном режиме. Скольжению S=0 соответствует идеальный

холостой ход, ротор двигателя имеет синхронную скорость 0 . Скольжение s sн свидетельствует о номинальной скорости вращения ротора н 0 (1 sн ) , двигатель при этом развивает номинальный момент и по обмоткам протекают номинальные токи I1н , I2н . При скольжении s sк двигатель развивает максимальный (критический)

который при sк 1 равен Мк .

При скольжении 0 s асинхронная машина работает в режиме противовключения.

96

Скольжению 0 s соответствует генераторный режим параллельно сетью (рекуперативное торможение), в котором > 0 .

Зависимость cos 2 f (s) можно получить из схемы замещения рис. 5.4

уменьшения пусковых токов, необходимо включать в роторную цепь (АД с фазным ротором) активные или индуктивные сопротивления, а также в статорную цепь двигателей.

В генераторном режиме параллельно с сетью при изменении s

реактивным, и рекуперация энергии в сеть прекращается.

97

Если принять магнитный поток Ф=const, то, как следует из формулы (5.4) момент двигателя достигает максимального значения Мк при

Максимальное значение момента двигателя в двигательном режиме определяет его перегрузочную способность. При этом нужно

иметь в виду, что Мк пропорционален квадрату приложенного напря-

жения U1 , вследствие чего асинхронный двигатель весьма чувствителен

к колебаниям напряжения сети. В каталожных данных для асинхронных двигателей указывается перегрузочная способность двигателя при номи-

перегрузки следует учитывать возможное снижение напряжения сети на

10%

U 2

Mдоп U н 0,81 М н .

1н

Втаблице 5.1 для некоторых серийно выпускаемых двигателей приводятся значения перегрузочной способности и кратности пускового1 M

момента по отношению к номинальному КП М П / М н .

98

5.3. Энергетические показатели асинхронных электроприводов

Для оценки энергетических показателей асинхронных электроприводов следует определить не только его КПД, но и коэффициент мощности.

Для оценки КПД воспользуемся схемой замещения асинхронного двигателя (рис. 5.5). Активная мощность, потребляемая из сети, равна

99