5.6 Теоретическое положение :

Для анализа работы АД удобнее воспользоваться механической характеристикой М=f(S), представленной на рисунке 5.2. При включении двигателя в сеть магнитное поле статора, не обладая инерцией, сразу же начинает вращение с синхронной частотой n₁. В то же время ротор двигателя под влиянием сил инерции в начальный момент пуска остается неподвижным (n₂=0) и скольжение S=1. Подставив в (1) скольжение S=1, получим выражение пускового момента асинхронного двигателя (Н*м) (2) :

m₁ U₁² *r`₂ *p

М = (5.2)

2f₁*S *((r₁ + r`<sub>2</sub>/S)<sup>2</sup> + (x<sub>1</sub> + x`₂))²

m₁ U₁^{2 *} r`₂ *p

M = (5.3)

2f₁ *((r₁ + r`<sub>2</sub>) + (x<sub>1</sub> + x`₂))

Под действием этого момента начинается вращение ротора двигателя, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент возрастает в соответствии с характеристикой М = f(S). При критическом скольжении S_кр момент достигает максимального значения М_max. С дальнейшим нарастанием частоты вращения (уменьшением скольжения) момент М начинает убывать, пока не достигнет установившегося значения, равного сумме противодействующих моментов, приложенных к ротору двигателя : момент х.х. М₀ полезного нагрузочного момента (момента на валу двигателя) М₂, т.е.

М = М₀ + М₂ + М_cт (5.4)

Рисунок 5.2 - Зависимость электромагнитного момента АД от скольжения

Электромагнитный момент асинхронного двигателя, а также его максимальное и пусковое значения пропорциональны квадрату напряжения, подводимого к обмотке статора :

М = U₁² (5.5)

Это дает возможность построить механические характеристики М = f(S) для разных значений напряжения U₁ (рисунок 5.2), из которой следует, что колебания напряжения сети U₁ относительно его номинального значения U_1ном сопровождаются не только изменениями максимального и пускового моментов, но и изменениями частоты вращения ротора. С уменьшением напряжения сети частота вращения ротора снижается (скольжение увеличивается). Напряжение U₁ влияет на значение максимального момента М_max, а также на перегрузочную способность двигателя :

М_max

 = (5.6)

М_ном

Так, если напряжение U₁ понизилось на 30 %, т.е. U₁ = 0,7U₁ном, то максимальный момент двигателя уменьшится более чем вдвое :

M ^/_max = 0,7² M_max = 0,49 M_max (5.7)

На сколько же уменьшится перегрузочная способность двигателя? Если, например, при номинальном напряжении сети перегрузочная способность :

M_max

 = = 2

M_ном

То при понижении напряжения на 30% перегрузочная способность двигателя :

M`_max 0,49 M_max

` = = = 0,49 *2 = 0,98,

М_ном М_ном

Т.е. двигатель не в состоянии нести даже номинальную нагрузку.

Рисунок 5.3 - Влияние напряжения на вид механической характеристики АД

Анализ графиков М = f (S), приведенных на рисунке 5.4, также показывает, что изменение сопротивления ротора r`<sub>2</sub> сопровождается изменениями частоты вращения : с увеличением r`₂ при неизменном нагрузочном моменте М_ст скольжение увеличивается, т.е. частота вращения уменьшается (т. 1, 2, 3 и 4).

Рисунок 5.4 - Влияние активного сопротивления обмотки ротора

на механическую характеристику асинхронного двигателя