34 Изменение втор параметров ротора

В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с токами, индуктированными им в проводниках роторной обмотки, возникают силы, действующие на эти проводники в тангенциальном направлении. Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, равна:

Р_эм. = М_эм.  n_о /30 = М_эм. 2 f/р

где М_эм. - электромагнитный момент, действующий на ротор. С другой стороны:

Р_эм. = m₂ r₂ I₂² /s.

Из этих выражений найдем электромагнитный момент:

М_эм. = (р m₂ /2  f)(r₂ I₂² /s)

С учетом выражений для ЭДС, тока и угла сдвига фаз между током и напряжением ротора, вводим постоянную с = 2,22 р m₂ k₂ w₂/π и пренебрегая моментом трения, получаем выражение момента на валу:

М ≈ М_эм. = с Ф I₂ cos ψ₂ (н м), если Ф (вб), I (А).

Вращающий момент зависит от изменяющихся при нагрузке Ф, I₂ , cos ψ₂, но его можно представить в виде функции одной переменной. Такой переменной для асинхронного двигателя удобно выбрать скольжение s. Тогда выражение для вращающего момента будет выглядеть:

М ≈ с_м U₁² {s r₂ /[r₂² + (sx₂ )²]}.

В этой формуле единственная переменная - скольжение s. Момент на валу меньше момента на двигателе из-за потерь, но они не велики и их можно не учитывать. Найдём критическое скольжение, для чего возьмём производную от момента по скольжению и приравняем её нулю:

S_кр ≈ ± r₂ /x₂ .

При s_кр момент наибольший, т.е. М_max. ≈ с_м U₁² (1/2x₂ ). Максимальный момент М_max пропорционален квадрату напряжения сети, т.е. асинхронные двигатели чувствительны к понижению напряжения.

Механическая характеристика асинхронного двигателя.

Механическая характеристика - это зависимость скорости вращения от вращающего момента. Она получается из кривой М = f(s) или из формулы для вращающего момента, если учесть, что при: s = 1 n = 0 и при s = 0 n = n_o . Эта характеристика является основной для любого электродвигателя и определяет его эксплуатационные возможности.

Рис. 38. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Номинальный режим - это когда двигатель не перегревается.

s = 0,02 - 0,06; n = n_o (1 - s ) = (0,94 - 0,98) n_o .

Отношение k_m = M_max/M_ном = 1,8 - 2,5 - перегрузочная способность.

Отношение k_п = М_п/М_ном = 1,1 - 1,8 - кратность пускового момента.

Свойства автоматического установления равновесия между статическим моментом сопротивления и преодолевающим его моментом двигателя над саморегулированием. Саморегулирование и устойчивая работа двигателя обеспечивается для всей верхней ветви механической характеристики: т.е. от М = 0 до М = М_max. Механическая характеристика с малым изменением скорости при изменении нагрузки называется жёсткой. Точка К механической характеристики соответствует положению неустойчивого равновесия, т.к. при любом малом снижении скорости, М не растёт, а падает и двигатель останавливается. Вся нижняя часть характеристики является областью неустойчивой работы. М_max называется опрокидывающим моментом.

36.

Энергетическая диаграмма, электромагнитный момент, механическая характеристика асинхронного двигателя.

Энергетическая диаграмма.

Мощность, поступающая на статор из сети:

P₁ = P _эс + Р_ст + Р_эр +Р_мех + Р_Д + Р₂

Р₂ — полезная механическая мощность на валу. Все другие представляют потери в двигателе. Р_эс — мощность электрических потерь в статоре; Р_ст — мощность потерь в стали магнитопровода; Р_эр — электрические потери в роторе; Р _мэх —механические потери на трение; Р_Д —добавочные потери.

Это соотношение иллюстрируется энергетической диаграммой (на рисунке). На ней в виде потока, перемещающегося направо, изображена мощность Р ₁ ; в виде небольших отходящих рукавов показаны мощности потерь в двигателе; на выходе справа — полезная мощность на валу Р₂ .

Р’2—механическая мощность ротора; Рэм — электромагнитная мощность двигателя.

Механическая характеристика. При оценке двигателей важна зависимость скорости вращения от вращающего момента, которая называется механической характеристикой. Различают 3 вида: 1) абсолютно жесткая, если скорость не зависит от момента на валу(прямая 1); 2) жесткая если скорость изменяется незначительно (прямая 2); 3) мягкая если есть значительные изменения скорости вращения ( прямые 3,4).

У асинхронного двигателя скольжение и скорость вращения изменяются незначительно. Он обладает жесткой механической характеристикой.