Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочими характеристиками называются зависимости частоты вращения n (или скольжения s), момента на валу М, тока статора , КПД и от полезной мощности при и .

Рабочие характеристики можно получить опытным либо расчетным путем. Ниже приводится алгоритм расчета рабочих характеристик по схеме замещения. Задается скольжение s в рабочем диапазоне . Для каждого значения s внутри этого диапазона рассчитываются следующие величины.

1. Ток обмотки ротора и его фаза

;

.

2. Ток намагничивания и его фаза

;

.

3. Ток обмотки статора

.

4. Потери

.

Потери принимаются постоянными, а потери зависят от тока нагрузки.

5. Электромагнитный момент

.

6. Полезная мощность на валу

.

Потери определяются из опыта холостого хода, а добавочные рассчитываются приближенно .

7. Потребляемая двигателем мощность

.

8. Коэффициент мощности

.

9. Коэффициент полезного действия

.

Примерный вид рабочих характеристик показан на рис. 4.18. Асинхронные двигатели обладают достаточно жесткой скоростной характеристикой . При переходе от холостого хода к режиму номинальной нагрузки скольжение возрастает незначительно (до 2-5%). С ростом нагрузки монотонно увеличиваются ток статора, потребляемая мощность и электромагнитный момент . КПД имеет максимум в зоне , где потери постоянные равны потерям переменным . Коэффициент мощности в режиме холостого хода мал, обычно не более 0,2. С увеличением нагрузки потребляемая реактивная мощность меняется незначительно, поэтому растет, достигая значений для двигателей средней и большой мощности.

4.9. Асинхронные короткозамкнутые двигатели с
улучшенными пусковыми свойствами

Многие электроприводы для достижения высокого быстродействия и надежности запуска требуют повышенного пускового момента, близкого к максимальному. Этой цели можно достичь, выполнив обмотку ротора с повышенным активным сопротивлением (кривая 1 рис. 4.19). Однако рабочая ветвь механической характеристики такого двигателя оказывается весьма «мягкой», поэтому в номинальном режиме двигатель будет работать с большим скольжением, что связано со значительными потерями и низкими энергетическими показателями. Для достижения высоких энергетических показателей желательно иметь «жесткую» механическую характеристику (кривая 2 рис. 4.19). Получить механическую характеристику, сочетающую положительные свойства характеристик 1 и 2, можно, если использовать поверхностный эффект в стержнях роторной обмотки для повышения активного сопротивления обмотки в начале пуска, когда частота тока в роторе близка к частоте сети. По мере разгона двигателя частота тока в роторе падает, поверхностный эффект ослабляется и сопротивление ротора снижается. Вид механической характеристики такого двигателя представлен кривой 3 на рис. 4.19. Существует несколько конструктивных решений, обеспечивающих использование поверхностного эффекта.