Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 74
Текст из файла (страница 74)
14 14, РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Механическая характеристика наглядно показывает свойства асинхронного двигателя как части злектропривода. По для более полного выявления свойств самого двигателя служат его рабочие характеристики — так принято называть зависимости от полезной могцности Р, двигателя на валу частоты вращения и, вращающего момента М, ко- вр' эффициента мощности соаче1 и КПД ц =Рт)Р,. Все рабочие хзрактеристики снимаются при номинальных частоте сети ) и напряжении между выводами статора Ц = (/ 1ном' Так как Р = Р, а Р = М их, то зависимость п(Р,) — ско- 2 мех ' мех вр Р' ростная характеристика — мало отличается по форме от механической характеристики двигателя п(М ) Она тоже может быть названа жест- вр кой (рис, 14.24), при этом скольжение т(рэ) =(и - и)/и . х Вра дающий момент М, развиваемый двигателем, складывается вр' из полезного момента М, (преодоления нагрузки на валу двиптеля) 44б Рнс 14.24 яп,ю ч,л„ ть Мгг« и и момента холостого хода М..
Последний покрывает механические потери двигателя. Этот момен можно приближенно с впагь не завися. Р Р щим от нагрузки двигателя, Полез- гггм г ный момент Мг = Р47гор, если бы скорость оэ была сгрого постоянна, го зависимостьМз(Рт) была бы Р линейна, но скорость двигателя немного уменьшается с увеличением Р,, поэтому график зависимости Мт(Р,) немного отклоняется вверх.
Соответственно график вращающего момента М (Рз), складывающего- вр ся из момента холостого хода и полезного момента, пересекает ось ординат в точке, соответствующей М, а затем он почти прямолинеен Х и лишь немного изгибаетсл вверх. Лналогичиа зависимость 1,(Р,) Что касается зависимости соя чн двигателя от нагрузки, то его измене7шя обусловлены следующими соотношениями. Намагничивающии ток двигателя мало зависит от нагрузки, так как ее увеличение вызывает лишь возрастание потокосцеплений рассеяния, пропорциональных токам в обмотках статора и ротора, а главный магнитный поток машины лри возрастании нагрузки незначительно уменьшается.
Но активный ток двигателя пропорционален его механической нагрузке. Таким образом, с увеличением нагрузки двигателя относительное значение реактивного тока быстро убывает и соя 4~, увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощности довольно низок — примерно 0,2. Г увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значе7п1я (0,8-0,95) при нагрузке, близкой к номинальной Таким образом, даже у полностью загруженного двигателя реактивный ток составляет 60 — 30% тока статора, Неполная загруженность асинхронных двигателей — это одна из главных причин низкого соэ Р промыцпенных предприятий.
Естественным способом повышения соэ 77 является полная загрузка асинхронных двигателей, Главный магнитный поток двигателя пропорционален напряжению питающей сети [см. (14.11б)). Намагничнвающий ток, возбуждающий этот поток, при заданном значении потока обратно пропорционален магнитному сопротивлению на пути потока В этом магнитном сопротивлении большую часть составляет сопротивление воздушного зазора между статором и ротором. По этой причине конструктор стрем7пся уменьшить этот зазор до минимума, определяемого условиями лодвихоюсти в подшипниках и необходимым запасом на их износ, прогибом вала и точностью центровки.
Г увеличением номинальной мощности двигателя необходимый воздушный зазор 447 возрастает значительно медленнее этой мощности, благодаря чему с повьппением номинальной мощности двигателя его соз 12! увеличивзется. С уменьшением номинальной частоты вращения двигателя увеличивается его магнитный поток, так как при меньшей частоте вращения он инцуктирует в фазной обмотке статора меньшую ЭДС. Следовательно, у тихоходных двигателей намагничивающий ток относительно больше, а соз 22! существенно меньше. Коэффициент полезного действия определяется отношением полезной мощности на взлу Р, к мощности Р,, определяющей потребление двигателем энергии из сети; л = Р27Р!.
Р!=Р2+ Р ппт' Мощность всех потерь в двигателе можно разделить на постоянную составляющую, практически не зависящую от нагрузки, и переменную составляющую, зависящую от нее. Мощностью постоянных логсрь в двигателе можно считзть мощность потерь в сердечнике статора из.за гистерезиса и вихревых токов и мощность механических потерь, которая определяется зкспериментзльно иэ опыта холостого хода двигателя. Мощность переменных потерь в двигателе рзвна мощности потерь на нагревание проводов обмоток статора и ротора; Р = Зг 1', пр! в! !' Р 2 =шэг 222.
пр2 в2 2' Максимального значения (65 — 95%) КПД достигает, если переменные потери равны постоянным (см. $ 9), У большинства двигателей этот максимум КПД имеет место примерно при нагрузке, равной 75% номинальной, так как двигатели проектируются с учетом того обсгоя. тельствз, что далеко не всегда они вогностью загружены. 14.1В.
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ Асинхронная машина, как и все электрические машины, обратима, т. е. в режиме двигателя она может преобразовывать электрическую энергию в механическую, а в режиме генератора — механическую в электрическую. Чтобы перевести асинхронную машину из режима двигателя в режим генератора, неооходимо при помощи внешней механической сильь приложенной к валу асинхронной машины, сообщить ротору ча- 448 Мощность Р, равна сумме полезной мощности и мощности всех потерь в двигателе. сгпту врзшения, превышающую синхронную, т, е нужно, чтобы выполнялось условие л > л,. Тогда ротор будет обгонять вращающееся магнитное лоле, а провода его обмотки будут пересекать линии магнипшго поля в направлении, обратном нзправлению пересечения при вращении в режиме двигателя.
Вследствие этого направления ЭДС и токи в обмотке ротора изменятся на противоположные. В результате силы взаимодействия вращающегося поля и токов ротора также изменят свое направление на обратное и станут противодействовать вращению ротора. Для подцержания вращения требуется передача ро. тору механической энергии от внешнего источника. Однако намагничнваюший ток останется неизменным, так как условия возбуждения врацпющегося поля в асинхронном генераторе и двигателе одни и те же. Мощность, развиваемая мзшиной, в таких условиях отрицательна, т.
с. машинз нс потребляет энергию, а отдает ее в сеть. При таком ре. жиме машины скольжение г =(л,— л)/л ( О. 1 Огрнлагельлое скольжение — характерный признак работы асинхронной машины в режиме генератора. Г возрастанием по абсолютному значению этого скольжения индуктивное сопротивление обмотки ротора машины будет возрастать, иэ-эа чего будет увеличиваться сдвиг фаз между ЭДС и током в обмотке ротора, Вместе с тем пропорционально скольжению растет ЭДС ротора, и так кзк тормозной момент асинхронного генератора выражаетсн так же, как зря~дающий момент двигателя [см. (1427) ),т. е. М = сонат Ф l тсоз фт, гор о то, следовательно, максимальное значение этого момента будет соответствовать скольжению (14.31): = — г /(х их кр вт рос! расз При дзльнейщем увеличении отрицательного скольжения момент уменьшается. Таким образом, харакгеристикз М (г) генератора в тор общем напоминает такую же характеристику двигателя и является ее продолжением в третьем квадранте системы координат (рис.
!4.25). Лсинхронный генератор потребляет из сети индуктивный реактив. ный (намагничиваюший) ток, как и двигатель, и поэтому нуждается в источнике реактивной мощности. Следовательно, асинхронный генератор не может работать независимо. Подключенный к сети, асинхронный генератор своим реактивным током ухудшает общий коэффициент мощности системы. Однако возможна и независимая (автономная) работа асинхронного генератора, так как необходимый реактивный ток могут давать включенные параллельно с ним конценсаторы. В этом случае при пуске асинхронного генератора в ход имеют место явления ь) Рис.!4 25 самэвозбуждения от остаточного намагничивания магнитной цепи асинхронной машины, Преимуществом асинхронного ~енератора является простота его устройства н обслуживания.
Если при помощи внешней механической силы вращать ротор против направления врашеш~я магнитного поля машины, то в выражение скольжения (14.1) частота вращения ротора п войдет уже сотрицательным знаком, а в таких условиях скольжение г =(л,+и)/л, ) 1, В этих условиях направление тока в обмотке ротора не изменится, а следовательно, ротор будет развивать момент, противодействую. щий тормозному могяенту, прнложешюму к валу машины. Последняя будет получать механическую энергию, подводимую со стороны вала, и электрическую энергию нз сети, Это будет режим электромагнитного горлюза !"рафик зависимости М (5) при г ) 1 является прявр мым продолжением характеристики двигателя и составляет третий участок универсальной «аракгерисгики ЛХ (а) асинхронной машины.
вр Режим тормоза применяется для быстрои остановки двигателя или в случае применения асинхронной машины для торможения приводного механизма, например в крановых и подьемных устройствах при спуске грузов, Для того чтобы перевести двигатель в режим тормоза, применяется противовключение, т. е, изменение порядка подключения к сети любых двух фаз статора (рис. 14.8, а), при этом направление вращения магнитного поля становится противоположным направлению вращения ротора. В этих условиях скольжение г'= (л, + л)/л ь ! и ротор вра- 1 Шается в направлении, противоположном вращению поля под действием внешней механической силы (например, тяжести опускающегося груза) или под действием силы инерции.
Когда ротор остановится, необходимо отключить машину от сети, чтобы избежать перехода малины в режиме двигателя. 450 141Ц ПУСК АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ В ХОД Ваха!ое прзктичсскос зпзчспне для оценки асинхронных двигателей имеют их пусковые свойсп!з. Эти свойства в основном определя!отса следующими всличинзл!и пусковым током 1 у и начальным пусковым врапьз!ощил! момс!лом И, плавностью и экономнчвр пуск' пастью пускового процесса, длительностью пуска, В каталогах обычно указывается кратность пускового значения величины к ее номинальному значению ((п к,г( н 3! и к/И ). Пусковые свойства асинхронного двигателя зависят от его конструкции, в частности от устройствз роторз. А, Пуск асинхронных двигателей с фазным ротором. Пусковые условия асинхронного двигзтсля с фззной обмоткой ротора (рис. 14.2бг а — схема замещения; б уащвнос обозначение) можно существенно улучцить ценой некоторого усложнения конструкции и обслуживания двигателя.
Если в уравнении врзшзквцего момента (14.28) положить у = 1, то получим выражение начального пускового момента, т. е, моментз, развиваемого двигзтелем при !рогзнии с места. зр г ' (14 33) ВРпУск ( )2 а ( )2 В! В2 рас ! Рас2 Если нужно, чтобы И - М, т е. чтобы при пуске дви.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
