23

Лекция № 10 вращающий момент асинхронного электродвигателя.

Для определения пригодности электродвигателя для работы в качестве привода различных механизмов необходимо знать вращающий момент этого двигателя и характер его изменения.

Вращающий момент электродвигателя возникает в результате взаимодействия токов протекающих по обмотке ротора с вращающимся магнитным полем статора.

Вращающий момент асинхронного электродвигателя определяется следующей формулой:

M = kФI_ротcos _рот

где M - вращающий момент (Нм);

Ф - вращающийся магнитный поток (Вб);

I_рот - ток в обмотке ротора;

k - константа, зависящая от конструкции электродвигателя;

cos _рот - косинус угла сдвига фаз между током и э.д.с. в обмотке ротора.

Таким образом, вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален величине вращающегося магнитного потока, пронизывающего ротор, и активной составляющей тока ротора.

Магнитный поток двигателя величиной постоянной для данного двигателя.

Переменной величиной является ток ротора, зависящий в свою очередь от скольжения.

Вращающий момент асинхронного двигателя приближенно может быть выражен формулой:

M = 2M_кр/(s/s_кр + s_кр/s),

где s - скольжение электродвигателя;

M_кр -максимальный момент электродвигателя, называемый критическим;

s_кр - критическое скольжение электродвигателя, соответствующее критическому моменту.

Эта формула следует из анализа схемы замещения асинхронного электродвигателя.

Критическое скольжение можно определить по приближенной формуле:

s_кр = R_рот/(x_ст + x_рот),

где R_рот - активное сопротивление обмотки ротора;

x_ст и x_рот - реактивные сопротивления обмоток статора и ротора.

Зависимости вращающего момента от скольжения соответствует такая кривая:

Кривую можно условно разделить на два участка: ОА и АВ. Участок ОА соответствует устойчивым режимам работы асинхронного двигателя: с увеличением момента нагрузки скорость вращения двигателя замедляется, скольжение увеличивается, и как видно из графика, возростает вращающий момент.

Новое положение равновесия достигается. когда вращающий момент становится равным тормозному.

При этом двигатель устойчиво вращается с уменьшенной скоростью.

Участок АВ соответствует неустойчивым режимам работы двигателя.

С увеличением момента нагрузки скольжение увеличивается, вращающий момент уменьшается, скольжение возрастает еще больше.

Двигатель останавливается и начинает быстро нагреваться, так как при s = 1 его пусковой ток в 6 - 7 раз превышает номинальное значение.

Максимальный момент двигателя называется опрокидывающим.

Двигатель может работать только на устойчивой части характеристики.

Для практических целей вращающий момент электродвигателя определяют исходя из его мощности и скорости вращения.

Для этого служит следующее соотношение:

M = 9550P/n (Нм)

где P - мощность двигателя в кВт; n - скорость вращения в об/мин.

Механическая характеристика асинхронного двигателя

Зависимость скорости вращения двигателя от момента на валу при постоянных напряжении питания и частоте сети называют механической характеристикой.

Механическая характеристика асинхронного двигателя имеет вид:

Механическая характеристика снимается экспериментально или

На этом графике можно отметить максимальный критический момент; пусковой момент (при пуске двигателя, то есть при n₂ = 0); номинальный момент, соответствующий номинальному режиму.

Номинальные технические параметры расчитываются из условия допустимой температуры нагрева двигателя и электрической прочности, ограничиваемых стойкостью изоляции проводников обмоток.

строится на основании графика M(s).

С увеличением момента нагрузки скорость вращения двигателя уменьшается незначительно. Если момент нагрузки превысит максимальный, то скорость вращения двигателя лавинообразно уменьшиться до нуля.

Скорость вращения асинхронного двигателя зависит от напряжения питания. Вращающий момент пропорционален квадрату напряжения питания. Поэтому даже небольшие колебания напряжения питания приводят к заметному изменению вращающего момента и скорости вращения двигателя.

При увеличении вращательного момента от нуля до максимального значения скорость двигателя уменьшается незначительно.

Такая механическая характеристика называется жесткой.

При перегрузке свыше мсаксимального момента двигатель работает в области неустойчивого режима и может остановиться, если тормозящий момент превышает вращающий момент создаваемый двигателем.

Механическая характеристика, относящаяся к нормальным рабочим условиям работы двигателя, называется естественной механической характеристикой.