2. Електромагнітний момент та механічна характеристика ад.

Електромагнітний момент АД створюється взаємодією струму в обмотці ротора з обертаючим магнітним полем, він пропорційний електромагнітній потужності

М =

- кутова синхронна швидкість.

М = =

- електромагнітний момент пропорційний електричним втратам в обмотці ротора.

Електромагнітний момент АД:

М =

Для АД загального призначення активний опір обмотки статора набагато менший від сумарних індуктивних опорів і їм можна знехтувати.

Спрощені значення мах моменту та критичного ковзання.

М_мах =

S_кр ≈

Механічна характеристика

при U₁ = const

Електромагнітний момент АД пропорційний квадрату напруги мережі живлення М≡ U₁², що в значній мірі впливає на експлуатаційні властивості – навіть незначне зменшення напруги мережі приводить до значного зменшення обертового моменту.

Для аналізу роботи АД зручніше скористатися механічною характеристикою в режимі двигуна.

При включенні двигуна магнітне поле статора починає обертатися з частотою п₁, але ротор залишається нерухомим п₂ = 0, S = 1.

Струм ротора взаємодіє з полем статора і створює пусковий момент, під дією якого ротор починає обертатися, ковзання зменшується, а момент зростає до максимального значення, після чого він зменшується, поки не досягне встановленого значення:

М = М₀ + М₂ = М_ст

М₀ – момент х.х., М₂ – корисний момент навантаження

Стійка робота АД можлива при ковзанні S < S_кр.

При досягненні електромагнітного моменту максимального значення робота АД стає нестійкою:

- перевантажувальна здатність

1) Використання формули моменту для розрахунку механічних характеристик АД не завжди можливе, бо параметри схеми заміщення (r₁, r₂^{`</sup>, x<sub>1</sub>, x<sub>2</sub><sup>`}) звичайно не приводяться в каталогах та довідниках, тому для практичних розрахунків звичайно використовують спрощену формулу

М = - формула Клосса

S_кр = S_н (х+)

Приклад: АД з К.З. ротором 4А160S, Р_н = 15 кВт, п_н = 1465 об/хв.;

І_1н = 29,3А, ; f₁ = 50 Гц; U₁=380 В.

Розрахувати та побудувати природно механічну характеристику.

1) І/с

2)

3)

4)

Отриманих даних достатньо для побудови робочої ділянки природної характеристики.

Для одержання повної механічної характеристики продовжимо розрахунки:

5. М_кр =

6. S_кр = S_н(

7. М =

8. Задаємося значеннями ковзання, визначаємо значення моменту та частоти обертання:

S	1	0,8	0,6	0,4	0,3	0,2	0,1	0
, 1/с	0	31,4	62,8	94,2	109,9	125,6	141,3	157
M, П/м	44,54	55,37	73	105,8	135	179,9	221,94	0

По отриманим даним будуємо механічну характеристику.

3. Механічні характеристики ад при зміні напруги мережі живлення та активного опору обмотки ротора.

Ми вже знаємо, що електромагнітний момент АД та його максимальне та пускове значення пропорційні квадрату напруги, яка підводиться до обмотки статора

М = U₁²

В той же час критичне ковзання

S_кр = не залежить від мережі U₁.

Це дає нам можливість побудувати механічні характеристики М = f(S) для різних значень напруги U₁.

При зменшенні напруги мережі частота обертання ротора зменшується, бо збільшується ковзання.

Напруга мережі впливає на значення максимального моменту, а також на перевантажувальну здатність:

Так, якщо напруга живлення зменшилась на 30%, тобто стала U₁^` = 0.7U₁, то максимальний момент зменшується пропорційно квадрату напруги, тобто

М_пуск ≡ (U₁^`)² = 0.49 M_max

І якщо при номінальній напрузі , то при зниженні напруги на 30% М_max = 0.49∙2 = 0.98 M_н, двигун не в спромозі нести навіть номінальне значення.

Максимальне значення моменту

М_max = не залежить від активного опору ротора r₂¹.

Таким чином, якщо в АД поступово збільшувати активний опір кола ротора, то значення М_мах буде залишатися незмінним, а критичне ковзання буде збільшуватися.

Розглянуті нами залежності М = f(U₁) та M = f(r₂¹) мають велике практичне значення при вивченні питань пуску та регулювання частоти обертання асинхронних двигунів.

Контрольні питання:

1. Які види втрат мають місце в АД?

2. Чому не враховуються магнітні втрати в осерді ротора?

3. При яких значеннях S_кр ротора АД є стійкою?

4. Чому робота АД при ковзанні S < S_кр є більш економічною?

5. Як змінюється значення М_пуск при збільшенні r₂¹?