Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя

4.4 Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя

4.4.1 Построение естественной характеристики АД

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя с фазным ротором может быть построена на основании каталожных данных двигателя:

.

Для построения используется уравнение механической характеристики упрощённая формула Клосса:

                                     (4.29)

Величина номинального момента может быть определена по формуле:

     ,                                  (4.30)

где  - номинальная угловая скорость АД.

Рекомендуемые материалы

Тогда величина максимального момента определится:

.                      (4.31)

Для определения критического скольжения сначала находят величину номинального скольжения:

                                               .                                     (4.32)                                       

Если подставить значения и (4.31 и 4.32) в уравнение механической характеристики (4.29), то можно определить величину  

                                .                      (4.33)

Подстанавливая значения  и в уравнение механической характеристики (4.29), получим уравнение механической характеристики с числовыми коэффициентами. Задаваясь различными значениями скольжения  можно вычислить по уравнению механической характеристики соответствующие значения момента и скорость , а затем по полученным данным строятся естественная механическая характеристика: или .

При наличии обмоточных данных АД порядок построения естественной характеристики следующий.

Определяются приведенные сопротивления обмоток АД

где k_тр=коэффициент трансформации по ЭДС АД.

Определяется критическое скольжение

Угловая синхронная скорость вращения

Рассчитываются критические моменты АД в двигательном и генераторном режимах АД

Производится расчёт механических характеристик с использованием выражений

где а=

Для этого задаются значениями скольжения S>0 и S_к>0 для двигательного режима и S<0, S_к<0 для генераторного режима и производят расчёт характеристик или .

4.4.2 Искусственные механические характеристики асинхронного двигателя при введении в цепь ротора дополнительного сопротивления строятся с использованием естественной механической характеристики.

Критическое скольжение для естественной характеристики  определяется по формуле:

                  .             (4.34)

Критическое скольжение на искусственной реостатной характеристике :

.    (4.35)

Определим отношение критических скольжений:

                            .                          (4.36)

Отсюда критическое скольжение на искусственной характеристике:

                                .                                (4.37)

Уравнение искусственной механической характеристики при введении в цепь добавочного сопротивления  будет иметь вид:

                               .                                      (4.38)

Уравнения естественной механической характеристики:

                                  .                                   

Если момент и на искусственной и естественной характеристиках равны, то в этом случае можно записать следующее равенство:

.

Это равенство может быть выполнено только при условии:

                                   .                                     (4.39)

Если подставить в это выражение вместо его значение (4.37), получим:

                                                               (4.40)

Отсюда

                         .                              (4.41)

Т. е. скольжение на искусственной характеристике во столько раз больше скольжения на естественной характеристике, во сколько раз полное сопротивление фазы ротора больше сопротивления обмотки ротора.

Пользуясь выражением (4.41) и имея естественную механическую характеристику, можно легко построить искусственную механическую характеристику.

Для этого задается произвольными значениями момент двигателя, затем определяют по естественной механической характеристике соответствующие этим моментам скольжение . Зная сопротивление  (ротора) и  (дополнительное сопротивление) находят значения (4.41) и строят искусственную механическую характеристику.

Сопротивление одной фазы обмотки ротора можно определить, используя расчетные данные двигателя, по одной из формул:

.

- синхронная угловая скорость;

Отсюда

.                              (4.42)

Если учесть, что , то получим:

, Ом                         (4.43)

или

, Ом                            (4.44)

где - номинальная мощность двигателя, кВт;

      - номинальный ток ротора, А;

      - номинальная ЭДС ротора при неподвижном роторе.

Информация в лекции "7 Основные принципы охраны окружающей среды" поможет Вам.

Иногда требуется построить искусственную механическую характеристику двигателя при напряжении сети, отличном от номинального, например, при .

Из ранее рассмотренного известно, что критическое скольжение не зависит от напряжения сети, а вращающий момент пропорционален квадрату напряжения сети.

При одинаковых скольжения на искусственной и естественной характеристиках моменты будут относится:

Следовательно, искусственная характеристика при может быть получена из естественной, если абсциссы естественной характеристики пересчитать в соответствии со следующим выражением

                                    (4.45)