Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Механические и электрические характеристики асинхронных электродвигателей

В данной статье осветим тему механических и электрических характеристик электродвигателей. На примере асинхронного двигателя рассмотрим такие параметры как мощность, работа, КПД, косинус фи, вращающий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики оказываются важными при проектировании оборудования, в котором электродвигатели служат в качестве приводных.

Механические характеристики электродвигателя представляют собой зависимость угловой скорости ω от развиваемого им момента на валу, т.е. ω = f (M). Различают естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя.

Естественная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с номинальными параметрами при нормальной схеме включения. Искусственная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с параметрами, отличающимися от номинальных, например, при введении сопротивления, изменении питающего напряжения, частоты и др.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Сегодня особенно широко распространены в промышленности именно асинхронные электродвигатели, поэтому на их характеристиках и остановимся.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя

Для примера рассмотрим АИР80В2У3.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

На шильдике (на паспортной табличке) электродвигателя указывается всегда номинальная механическая мощность на валу данного двигателя. Это не та электрическая мощность, которую данный электродвигатель потребляет из сети.

Так, например, для двигателя АИР80В2У3, номинал в 2200 ватт соответствует именно механической мощности на валу. То есть в оптимальном рабочем режиме данный двигатель способен выполнять механическую работу 2200 джоулей каждую секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Чтобы определить номинальную активную электрическую мощность асинхронного электродвигателя, опираясь на данные с шильдика, необходимо принять в расчет КПД. Так, для данного электродвигателя КПД составляет 83%.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Что это значит? Это значит, что только часть активной мощности, подаваемой из сети на обмотки статора двигателя, и безвозвратно потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/КПД. Для нашего примера, по представленному шильдику видим, что P1 = 2200, КПД = 83%. Значит P = 2200/0,83 = 2650 Вт.

Номинальная полная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Полная электрическая мощность, подаваемая на статор электродвигателя от сети всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, безвозвратно потребляемой электродвигателем.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Для нахождения полной мощности достаточно активную мощность разделить на косинус фи. Таким образом, полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.

Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Часть полной мощности, подаваемой на обмотки статора асинхронного электродвигателя, возвращается в сеть. Это реактивная мощность Q.

Реактивная мощность связана с полной мощностью через sinφ, и связана с активной и с полной мощностью через квадратный корень. Для нашего примера:

Реактивная мощность Q измеряется в ВАР — в вольт-амперах реактивных.

Теперь давайте рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный рабочий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, частоту вращения ротора и ее связь с частотой питания электродвигателя.

Частота вращения ротора асинхронного электродвигателя

На шильдике мы видим, что при питании переменным током частотой в 50 Гц, ротор двигателя совершает при номинальной нагрузке 2870 оборотов в минуту, обозначим эту частоту как n1.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, то для двигателя с одной парой полюсов (коим является АИР80В2У3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, что тождественно 50 оборотам в секунду.

Значение s можно определить, разделив разность синхронной и асинхронной частот на синхронную частоту, и выразив это значение в процентах:

Для нашего примера s = ( (3000 – 2870)/3000 ) *100% = 4,3%.

Угловая скорость асинхронного двигателя

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Для определения угловой скорости достаточно частоту вращения ротора n1 перевести в обороты в секунду (f), и умножить на 2 Пи, поскольку один полный оборот составляет 2 Пи или 2*3,14159 радиан. Для двигателя АИР80В2У3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотам в секунду.

Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого вместо 2 Пи подставить 360 градусов, тогда для нашего примера получится 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако подобные расчеты обычно ведут именно в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Пи*f, где f = n1/60.

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Линейная скорость v относится к оборудованию, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Так, если на вал двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный диск, известного радиуса R, то линейная скорость точки на краю шкива или диска может быть найдена по формуле:

Номинальный вращающий момент асинхронного двигателя

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным вращающим моментом Мн. Вращающий момент М связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:

Вращающий момент или момент силы, действующей на определенном расстоянии от центра вращения, для двигателя сохраняется, причем с ростом радиуса уменьшается сила, а чем радиус меньше, тем больше сила, поскольку:

Так, чем больше радиус шкива, тем меньшая сила действует на его краю, а наибольшая сила действует непосредственно на валу электродвигателя.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Для приведенного в качестве примера двигателя АИР80В2У3 мощность P1 равна 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 оборотов в минуту или f = 47,833 оборота в секунду. Следовательно угловая скорость составляет 2*Пи*f, то есть 300,543 рад/с, и номинальный вращающий момент Мн равен P1/(2*Пи*f). Мн = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.

Таким образом, исходя из данных, указанных на шильдике асинхронного электродвигателя, можно найти все основные электрические и механические его параметры.

Надеемся, что данная статья помогла вам разобраться в том, как связаны между собой угловая скорость, частота, вращающий момент, активная, полезная и полная мощность, а также КПД электродвигателя.

Источник

Электромагнитный момент и механические характеристики асинхронного двигателя

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Электромагнитный момент асинхронного двигателя создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем.

Электромагнитный момент М пропорционален электромагнитной мощности:

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя, (3.39)

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.40)

— угловая синхронная скорость вращения.

Подставив в (3.39) значение электромагнитной мощности (3.33), получим:

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя, (3.41)

т. е. электромагнитный момент асинхронного двигателя пропорционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Если значение тока ротора по выражению (3.28) подставить в (3.41), то получим формулу электромагнитного момента асинхронной машины (Нм):

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.42)

Рассмотрим зависимость момента от скольжения М = f(s) при U1 = const, f1 = const и постоянных параметрах схемы замещения. Эту зависимость принято называть механической характеристикой асинхронной машины. Анализ выражения (3.42), представляющего собой аналитическое выражение механической характеристики М = f(s), показывает, что при значениях скольжения s = 0 и s = ¥ электромагнитный момент М = 0. Из этого следует, что механическая характеристика М = f(s) имеет максимум.

Для определения величины критического скольжения sкр, соответствующего максимальному моменту, необходимо взять первую производную от (3.42) и приравнять ее нулю: Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. В результате

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.43)

Подставив значение критического скольжения (по 3.43) в выражение электромагнитного момента (3.42), после ряда преобразований получим выражение максимального момента (Н · м):

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.44)

В (3.43) и (3.44) знак плюс соответствует двигательному, а знак минус — генераторному режиму работы асинхронной машины.

Для асинхронных машин общего назначения активное сопротивление обмотки статора r1 намного меньше суммы индуктивных сопротивлений: r1 МтахД). На рис. 3.4 показана механическая характеристика асинхронной машины M = f(s) при U1 = const. На этой характеристике указаны зоны, соответствующие различным режимам работы: двигательный режим (0

Для анализа работы асинхронного двигателя удобнее воспользоваться механической характеристикой M = f(s), представленной на рис. 3.5.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Рис. 3.11. Зависимость электромагнитного момента асинхронного двигателя от скольжения

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.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Подставив в (3.42) скольжение s = 1, получим выражение пускового момента асинхронного двигателя (Н · м):

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.47)

Под действием этого момента начинается вращение ротора двигателя, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент возрастает в соответствии с характеристикой M = f(s). При критическом скольжении sкр момент достигает максимального значения Мmaх.

С дальнейшим нарастанием частоты вращения (уменьшением скольжения) момент М начинает убывать, пока не достигнет установившегося значения, равного сумме противодействующих моментов, приложенных к ротору двигателя: момента ХХ M0 и полезного нагрузочного момента (момента на валу двигателя) М2, то есть

Следует иметь в виду, что при скольжениях, близких к единице (пусковой режим двигателя), параметры схемы замещения асинхронного двигателя заметно изменяют свои значения. Объясняется это, в основном, двумя факторами: усилением магнитного насыщения зубцовых слоев статора и ротора, что ведет к уменьшению индуктивных сопротивлений рассеяния x1 и х2, и эффектом вытеснения тока в стержнях ротора, что ведет к увеличению активного сопротивления обмотки ротора r2¢. Поэтому параметры схемы замещения асинхронного двигателя, используемые при расчете электромагнитного момента по (3.42), (3.44) и (3.46), не могут быть использованы для расчета пускового момента по (3.47).

Статический момент Мст равен сумме противодействующих моментов при равномерном вращении ротора (n2 = const). Допустим, что противодействующий момент на валу двигателя М2 соответствует номинальной нагрузке двигателя. В этом случае установившийся режим работы двигателя определится точкой на механической характеристике с координатами М = Mном и s = sном, где Мном и sном — номинальные значения электромагнитного момента и скольжения.

Из анализа механической характеристики также следует, что устойчивая работа асинхронного двигателя возможна при скольжениях, меньших критического (s М0 + М¢¢2. Частота вращения ротора начнет возрастать (скольжение будет уменьшаться), и это приведет к уменьшению электромагнитного момента М до значения М¢¢ = М0 + М¢¢2 (точка С); устойчивый режим работы будет вновь восстановлен, но уже при других значениях М и s.

Работа асинхронного двигателя становится неустойчивой при скольжениях s³sкр. Так, если электромагнитный момент двигателя М = Мтах, а скольжение s = sкр, то даже незначительное увеличение нагрузочного момента М2, вызвав увеличение скольжения s, приведет к уменьшению электромагнитного момента М. За этим последует дальнейшее увеличение скольжения и т. д., пока скольжение не достигнет значения s = 1, т. е. пока ротор двигателя не остановится.

Таким образом, при достижении электромагнитным моментом максимального значения наступает предел устойчивой работы асинхронного двигателя. Следовательно, для устойчивой работы двигателя необходимо, чтобы сумма нагрузочных моментов, действующих на ротор, была меньше максимального момента: Мст = (М0 + М2) sкр ошибка может достигать 15-17%.

Механические характеристики асинхронного двигателя при изменениях напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Рис. 3.12. Влияние напряжения на вид механической характеристики асинхронного двигателя

С уменьшением напряжения сети частота вращения ротора снижается (скольжение увеличивается). Напряжение U1 влияет назначение максимального момента Мтах, а также на перегрузочную способность двигателя Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Так, если напряжение U1 понизилось на 30%, т. е. U1 = 0.7Uном, то максимальный момент асинхронного двигателя уменьшится более, чем вдвое:

На сколько же уменьшится перегрузочная способность двигателя · Если, например, при номинальном напряжении сети перегрузочная способность Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя, то при понижении напряжения на 30% перегрузочная способности двигателя Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя, т. е| двигатель не в состоянии нести даже номинальную нагрузку.

Как следует из (3.44), значение максимального момента двигателя не зависит от активного сопротивления ротора 2. Что же касается критического скольжения sкр, то, как это видно из (3.43), оно пропорционально сопротивлению 2. Таким образом, если в асинхронном двигателе постепенно увеличивать активное сопротивление цепи ротора, то значение максимального момента будет оставаться неизменным, а критическое скольжение будет увеличиваться (рис. 3.13). При этом пусковой момент двигателя МП возрастает с увеличением сопротивления 2 до некоторого значения. На рисунке это соответствует сопротивлению 2III, при котором пусковой момент равен максимальному. При дальнейшем увеличении сопротивления 2 пусковой момент уменьшается.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Рис. 3.13. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на механическую характеристику асинхронного двигателя.

Анализ графиков М = f(s), приведенных на рис. 3.13, также показывает, что изменения сопротивления ротора 2 сопровождаются изменениями частоты вращения: с увеличением 2 при неизменном нагрузочном моменте Мст скольжение увеличивается, т. е. частота вращения уменьшается (точки 1, 2, 3 и 4).

Влияние активного сопротивления обмотки ротора на форму механических характеристик асинхронных двигателей используется при проектировании двигателей. Например, асинхронные двигатели общего назначения должны иметь «жесткую» скоростную характеристику (см. рис. 3.11), т. е. работать с небольшим номинальным скольжением. Это достигается применением в двигателе обмотки ротора с малым активным сопротивлением 2. При этом двигатель имеет более высокий КПД за счет снижения электрических потерь в обмотке ротора (Рэ2 = m12 2 r¢2). Выбранное значение 2 должно обеспечить двигателю требуемое значение пускового момента.

При необходимости получить двигатель с повышенным значением пускового момента увеличивают активное сопротивление обмотки ротора. Но при этом получают двигатель с большим значением номинального скольжения, и следовательно, с меньшим КПД.

Рассмотренные зависимости М = f(U1) и M = f(r2‘) имеют также большое практическое значение при рассмотрении вопросов пуска и регулирования частоты вращения асинхронных двигателей.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя (рис. 3.14) представляют собой графически выраженные зависимости частоты вращения n2, КПД h, полезного момента (момента на валу) М2, коэффициента мощности cosφ1, и тока статора I1, от полезной мощности Р2 при U1 = const и f1 = const.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Рис. 3.14. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Скоростная характеристика п2 = f(Р2).

Частота вращения ротора асинхронного двигателя

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.52)

т. е. скольжение двигателя, а следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности Рэм.

Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять Рэ2 = 0, а поэтому s0 0 и п20 ≈ n1,. По мере увеличения нагрузки на валу двигателя отношение (8.1) растет, достигая значений 0.01 ÷ 0.08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость n2 = f(P2) представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс.

Однако при увеличении активного сопротивления ротора 2 угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты вращения п2 при колебаниях нагрузки Р2 возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением 2 возрастают электрические потери в роторе [см. (3.31)].

Механическая рабочая характеристика М2 = f(Р2)

Зависимость полезного момента на валу двигателя М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя(3.53)

где Р2 — полезная мощность, Bт;

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя— угловая частота вращения ротора.

Из этого выражения следует, что если n2 = const, то график М2 = f(Р2) представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки Р2 частота вращения ротора уменьшается, апоэтому полезный момент на валу М2 сувеличением нагрузки возрастает несколько быстрее нагрузки, а следовательно, график М2 = f(P2) имеет криволинейный вид.

Зависимость cosφ1 = f(P2)

В связи с тем, что ток статора I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы.

Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму ХХ. Объясняется это тем, что ток ХХ I0 при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I0). В результате сдвиг по фазе тока статора Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателяотносительно напряжения Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателяполучается значительным (φ ≈ φ0), лишь немногим меньшим 90° (рис. 3.15).

Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме ХХ обычно не превышает 0,2. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока I1 и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0.80 ÷ 0.90) при нагрузке, близкой к номинальной.

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Рис.3.15. Векторная диаграмма асинхронного двигателя при небольшой нагрузке

Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается уменьшением cosφ1, что объясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора (х2s)за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или, по крайней мере, значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номинальной.

Это можно обеспечить лишь при правильном выборе мощности двигателя. Если же двигатель работает значительную часть времени недогруженным, то для повышения cosφ1 целесообразно подводимое к двигателю напряжение U1 уменьшить.

Например, в двигателях, работающих при соединении обмотки статора треугольником, это можно сделать, пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателяраз. При этом магнитный поток статора, а следовательно, и намагничивающий ток уменьшаются примерно в Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателяраз. Кроме того, активная составляющая тока статора несколько увеличивается. Все это способствует повышению коэффициента мощности двигателя.

На рис. 3.16 представлены графики зависимости cosφ1 асинхронного двигателя от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).

Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Смотреть картинку Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Картинка про Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя. Фото Как определить момент сопротивления асинхронного двигателя

Рис. 3.16. Зависимость cosφ1 от нагрузки при соединении обмотки статора звездой (1) и треугольником (2).

Вопросы для самопроверки

1. Поясните принцип действия асинхронной машины.

2. Охарактеризуйте режимы работы асинхронной машины.

3. Что называется скольжением асинхронной машины?

4. Запишите уравнения напряжений асинхронного двигателя?

5. Запишите уравнения МДС и токов асинхронного двигателя.

6. Начертите схемы замещения асинхронного двигателя.

7. Начертите векторную диаграмму асинхронного двигателя.

8. Какие потери существуют в асинхронном двигателе? Нарисуйте энергетическую диаграмму асинхронного двигателя.

9. Запишите формулу электромагнитного момента асинхронного двигателя.

10. Нарисуйте график механической характеристики асинхронного двигателя.

11. Как изменяются механические характеристики асинхронного двигателя в зависимости от изменения напряжения сети и активного сопротивления ротора?

12. Нарисуйте рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *