4.5 Теоретическое положение :
Свойства асинхронных двигателей оценивают с помощью механической и рабочей характеристик. Рабочие характеристики АД представляют собой графически выраженные зависимости. Наибольший интерес представляют пять графиков :
n 2 = f (P2); η = f (P2) М2 = f (P2);
cos 1 = f (P2); I1 = f (P2);
Это графики зависимости частоты вращения, КПД, полезного момента, коэффициента мощности и тока статора от полезной мощности.
График n 2 = f (P2) называется скоростной характеристикой (рисунок 4.2).
n
2,
об/мин
Р2, кВт
Рисунок 4.2 – Рабочая характеристика АД n 2=f(P2)
Эта кривая слабо наклонена к оси абсцисс. Объясняется это следующим образом. Известно, что n2 = n1*(1 – S) Т.к. S =Рэ2/Рэм , то n2 = n1*(1 – PЭ2 /PЭМ ).
В режиме холостого хода, когда Р2 = 0, электрическими потерями в роторе РЭ2 можно пренебречь. n2 = n1*(1 – 0); n2 = n1.
При подключении нагрузки и по мере увеличения РЭ2 растут, а обороты n2 уменьшаются. График зависимости М2 = f (P2) (рисунок 4.3) имеет криволинейный вид несмотря на то, что между М2 и P2 прямая зависимость :
М2 = Р2/ω = 9,55*( Р2/n2) (4.6)
М2
Р2
Рисунок 4.3 – Рабочая характеристика АД М2 =f(P2)
Объясняется это тем, что с увеличением полезной нагрузки обороты ротора уменьшаются, следовательно, с увеличением Р2 М2 возрастает несколько быстрее полезной мощности.
График зависимости η = f (P2) (рисунок 4.4). Известно, что η = P2 /Р1 . При холостом ходе Р2 = 0, следовательно, η = P2 /Р1 = 0.
η
Рном Р2
Рисунок 4.4 – Рабочая характеристика АД η = f (P2)
С увеличением Р2 η растет, значительный рост идет до Р2 = Рном, затем идет снижение, т.к. значительно вырастают потери ΔР, т.е. знаменатель начинает расти быстрее числителя.
График cos 1 = f (P2) (рисунок 4.5).
cos 1
Рном Р2
Рисунок 4.5 – Рабочая характеристика АД cos 1 = f (P2)
В режиме х.х. cos имеет наименьшее значение, т.к. его значение определяется только параметрами самого АД. С подключением полезной нагрузки растет активная составляющая тока, от которой зависит значение cos , наибольшее значение cos , при нагрузке Р2 = Рном . Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается увеличением индуктивного сопротивления ротора Х2S, X2S = X2*S, соответственно увеличением реактивной составляющей тока (активная снижается).
График I1 = f (P2) (рисунок 4.6).
I1
P2
Рисунок 4.6 - Рабочая характеристика АД I1 = f (P2)
При холостом ходе АД ток статора I1 имеет только реактивную составляющую, создающую магнитное поле в статоре.
I1 = I0 (4.7)
При подключении нагрузки появляется ток в рабочем контуре АД I2. Согласно уравнению токов
I1 = I0 + (-I2/) (4.8)
видно, что с увеличением тока нагрузки растет ток, потребляемый из сети.