Асинхронные электродвигатели

Для асинхронных двигателей можно принять:

и

поэтому

и

Рассмотрим некоторые зависимости. Скольжение асинхронного двигателя

где n₁ – синхронная скорость;

n₂ – скорость вращения ротора.

Электромагнитная мощность, передаваемая через воздушный зазор,

.

Рис. 4.2. Схема замещения асинхронной машины двигателя.

Электромагнитный момент уравновешивается тормозным моментом, при этом механическая мощность

Потери в роторе

Согласно схемы замещения асинхронной машины (см. Рис. 4.2) имеем:

.

Из условия

определим Р_а,макс и соответствующий ей М_макс. Они будут иметь место при .

В дальнейшем воспользуемся приближенными выражениями:

где

При s = 1 пусковой момент:

Рассмотрим как изменяются эти величины при изменении U и f?

так как

очевидно, что при

Изменение моментных характеристик асинхронного двигателя при измeнeнии напряжения и частоты показано соответственно на Рис. 4.3 и 4.4,а изменение моментных характеристик при совместном пропорциональном изменении U и f — на рис 4.5.

Из Рис. 4.5 следует, что можно получить благоприятные условия пуска двигателя с механизмом при пониженном напряжении и пониженной частоте.

Моменты сопротивления разнотипных механизмов (Рис. 4.6) различны.
Для большинства механизмов

где m_С1 — момент сопротивления при s = 1;

m_С0 — тоже при s = 0, причем m_С0 » m_С,НОМ.

Для большинства центробежных механизмов (за исключением насосов, работающих с большим статическим набором)

Кривые Рис. 4.3 и 3.4 наглядно показывают влияние изменения U и f на режим работы двигателя с механизмом.

При этом следует иметь в виду, что производительность механизмов прямо пропорциональна числу оборотов и, следовательно, частоте.

При работе асинхронных двигателей в условиях несинусоидального напряжения возникают добавочные потери мощности, обусловленные высшими временными гармоническими тока в цепях статора и ротора. Добавочные потери, обусловленные током n-й гармоники равны:

где и –соответственно активное сопротивление статора и приведенное сопротивление ротора на частоте n-й гармоники.

При повышенных частотах в обмотках статора и ротора резко возрастает поверхностный эффект.

При несимметрии напряжения под влиянием токов обратной последовательности результирующий момент двигателя М снижается, скольжение при том же моменте сопротивления на валу М_с увеличивается и, следовательно, увеличиваются потери и нагрев машины, а также снижается КПД. И также в результате взаимодействия прямых и обратных полей возникают вибрационные радиальные силы частоты 2f₁.

Отметим, что нагрузка обладает регулирующим эффектом: потребление активной и реактивной мощности изменяется при изменении подведенного напряжения (см. Рис. 4.7).

Рис. 4.7. Регулирующий эффект нагрузки (статические характеристики)

Для основной массы потребителей – асинхронных двигателей – при снижении напряжения реактивная нагрузка растет быстрее активной, в результате чего при отрицательных отклонениях напряжения коэффициент мощности возрастает, а при повышении напряжения падает. Это следует учитывать при построении графиков для периодов малой нагрузки и при расчетах по регулированию напряжения.