Механические характеристики АД в двигательном режиме.

Для вывода уравнения механической характеристики асинхронного двигателя можно воспользоваться упрощен­ной схемой замещения, приведенной на рисунке 1, где при­няты следующие обозначения:

U_ф — первичное фазное напряжение; I₁ — фазный ток статора; I'₂ — приведенный ток ротора; Х₁ и X'₂, — первич­ное и вторичное приведенные реактивные сопротивления рассеяния; R₀ и Х₀ — активное и реактивное сопротивле­ния контура намагничивания; — скольже­ние двигателя; - синхронная угловая скорость двигателя; w₀ = 2pf/p; R₁ и R'₂. — первичное и вто­ричное приведенные активные сопротивления; f_i — частота сети; р — число пар полюсов.

Рисунок 1 - Упрощенная схема заме­щения асинхронного двигателя

В соответствии с приведенной схемой замещения можно получить выражение для вторичного тока

(1)

Момент асинхронного двигателя может быть определен из выражения потерь откуда

Подставляя значение тока получаем: (2)

Кривая момента М = f(s) имеет два максимума: один — в генераторном режиме, другой - в двигательном.

Приравнивая dM/ds=0, определяем значение критиче­ского скольжения Sк, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент

Подставляя значение Sк , находим выражение для максимального момента

(3)

Знак «+» относится к дви­гательному режиму (или торможению противовключением), знак «-» - к генераторному режиму работы параллельно с сетью (при w>w₀). Вследствие чего величина момента М_к в генераторном режиме будет больше чем в двигательном.

Если выражение (3) разделить на (2) и про­извести соответствующие преобразования, то можно по­лучить:

где M_к — максимальный момент двигателя; S_к — критическое скольжение, соответствующее макси­мальному моменту; .

Здесь следует подчерк­нуть весьма важное для практики обстоятельство— влияние изменения напря­жения сети на механичес­кие характеристики асин­хронного двигателя. Как видно из (2), при данном скольжении момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, поэтому двигатель этого типа чувствителен к колебаниям напряжения сети. Критическое скольжение и угловая скорость идеального холостого хода не зависят от напряжения.

На рисунке 2 приведена механическая характеристика асинхронного двигателя. Ее характерные точки:

1) s = 0; М =0, при этом скорость двигателя равна синхронной;

2) s == s_ном; M ⁼ M_ном, что соответствует номинальной скорости и номинальному моменту;

3) s == s_k; М == М_к.д — максимальный момент в двига­тельном режиме;

4) s= 1,0; —начальный пуско­вой момент:

5) s = -s_k; М = -М_к.г. - максимальный момент в ге­нераторном режиме работы параллельно с сетью.

Рисунок 2 - МХ асинхронного двигателя

При s > 1,0 двигатель работает в режиме торможения противовключением, при s < О имеет место генераторный режим работы параллельно с сетью.

Необходимо подчеркнуть, что абсолютные значения s_к в двигательном и генераторном параллельно с сетью режи­мах одинаковы.

МХ построенная при Uп=Uном, при номинальной частоте питающей сети и при R_доб=0 называется естественной.

Соответственно, семейство МХ, построенных либо при изменении U, либо при изменении f или активное сопротивление ротора называют искусственными.

1) U=var.

При ¯ U: S_K не меняется, Mк и Мп ¯ пропорционально квадрату напряжения.

Жесткость рабочей части МХ уменьшается.

2) f=var

, , ,

При ­ f: ¯S_K, ¯M_K, ¯M_П, ­w₀. Жесткость рабочей части характеристики практически не меняется.

При ¯ f: ­S_K, ­M_K, ­M_П, ¯w₀. Жесткость не меняется.

Естественная и реостатные механические характе­ристики асинхронного двигателя с фазным ротором

3) R₂=var

При ­ R₂ :­S_K, ­ M_П, M_K не меняется. Жесткость снижается.