Электротехника Касаткин (967630), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Однако зависимость вращающего 442 момента от скольжения довольно сложна, Действительно, в уравнении вращаиацего момента (14.27) все три величины 72, Фв и соа рз зависят от скольжения, Ток ротора 12 с возрастанием скольжения быстро увеличивается вследствие увеличения ЭДС Ез, пропорциональной скольжению. Сначала, пока индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора аозт мало по сравнению с ее активным сопротивлением г (см.
рвсз рис. 14.15), значение тока при увеличении скольжения возрастает бЫСтрО, а ЗатЕМ, КОГЛа аи2Арвсз > Г„, — ВСЕ Мсдпсиисс. КОЗффнцИЕНт мощности цепи ротора сов!22 = г 2/ вследствие возрастания скольжения уменьшается сначала медленно„ а потом все быстрее. Полезно пояснить физические условия, определяющие влияние соа рз На вращаюЩий момент.
ДЛЯ этого обратимся к идеальным условиям — предположим, что соа рз = О, т. е. примем, что обмотка ротора обладает только индуктивным сопротивлением. В таких условиях токи в обьютке ротора будут иметь наибольшее значение в тех проводах, в которых в данный момент времени ЭД."., нндуктированная вращанацимся полем статора, равна нул!о (рис. 14.21). Ток достигает максимального значения там, где индукция вращающегося магнитного поля отсутствует, а силы Г, действующие на остальные провода ротора, будут взаимно уравновешиваться и вращающий момент на валу двигателя будет равен нулю (рис.
! 4.21), В реальных условиях цепь ротора обладает и индуктивным, и активным сопротивлениями, причем первое изменяется пропорционально скольжению, что соответственно сказывается на вращающем моменте манилы. От скольжения зависит и главный поток машины Ф, в' хотя и в меньшей мере. С увеличением скольжения возрастает ток статора, а следовательно, умеиьциются ЭДС 1см. (14.11а)1 -Е, = (), - г„е 17, и пропорциональный ей магнитный поток Ф, так как [см, (14.10а)) в* Ф = Е,/4,441)р,й В выражении момента (!4.27) три величины зависят от скольжения„причем одна из них (72) увеличивается с ростом скольжения, а две другие — Ф и соа рз — убыва~ат.Следовательно, определенному значению скольжейня, называемому критическим скольжением з кр' должно соответствовать максимальное значение вращающего момента.
Чтобы определить условия максимума момента на валу через параметры машины, обратимся и выражению момента (14,25), в котором 22 определим из схемы замещения ф"зы статора (рнс. 14882) без учета тока холостого хода Г, Зр (14 "8) Возьмем первую производную от выражения врюцанвцсго момента (14.28) по скольжению и нриравняем ее нулю; с(М с2 2 2 2 вр 3Р, Г 2 2 [е ~+ (храс~ + храсэ) — = — и, — О.
( ! 4.29) Нулю может быть равен только числитель этого выражения, следовательно, критическое скольэгеиие, соответствующее максимуму момента, будет (знак минус относится к работе машины в режиме генератора). Так как реальное значение г' составляет не более 8% значения подв! коренного выражения, то можно этой величиной пренебречь и считать, что критическое скольжение, выраженное через приведепнаяе параметры цепи ротора по (!4,!8), 2 =+г /(х +х кр в2 ' ' рас1 рас2 ) ' (!4.30) получим выражение г через составляющие сопротивления кр в2' х ротора и х — индуктивное сопротивление рассеяния фазрас2 р ас! нмч Ф са гтввм а ф я Са В, акр Рвс. 14.21 Рвс. 14.22 ной обмотки статора, приведенное к числу фаз, витков н обмоточно- му коэффициенту ротора; = тг !(х сх кр в2 рас1 рас2)' (14.3! ) эр и' 2ш „+„.' рас1 рас2 (14.32) Максимальный момент определяет перегрузочную способность асинхронного двигателя.
Выражение (14.32) показывает, что М,„„„не зависит от активного сопротивления цепи ротора, в то же время согласно (14.30) и (14.3!) критическое скольжение пропорционально этому сопротивлению. Следовательно, увеличивая активное сопротивление цепи ротора, можно увеличивать критическое скольжение„ не изменяя максимальный момент. Эта возможность используется для улучив ния пусковых условий в двигателях с фазным ротором.
То обстоятельство, что максимальный вращаияций момент пропорционален бы делает асинхронный двигатель весьма чувствительным к сниФ$5 Индуктивность рассеяния обмоток ротора относительно велика, так как провода лежат в пазах сердечника, поэтому максимальный моьант двигателя обычно соответствует весьма небольшим скольжениям, а именно 4% у двигателей большой мощности и до 14% у двигателей малой мощности. Характерная зависимость врашаввцего момента двигателя от скольжения показана на рис.
14.22. Максимум вращающего момента разде. ляет график вращанацего момента на устойчивую часть — от э = 0 до г„— и неустойчивую часп — 'от а„до 2 = 1, в пределах которой вращающий момент уменьшается с ростом скольжения. У работающего двигателя динамическое равновесие моментов автоматически восстанавливается при увеличении скольжения, пока тормозной аюмент на валу меньли максимального вращающего момента двигателя. Но когда тормозной момент достиг значения максимального момента двигателя, тогда при дальнейшем увеличении нагрузки возрастание скольжения будет лишь уменьшать вращающий момент: таким образом, динамическое равновесие, нарушенное увеличением нагрузки, не восстанавливается и вследствие преобладания тормозного момента двигатель останавливается. Выразим теперь максимальный вращающий момент через параметры двигателя, для этого подставим выражение критического скольжения (14.30) в уравнение момента (14.28).
Пренебрегая значением величины г„по сравнению ео значением величины (х „с х ), получим выражение максимальнога момент рас1 рас2 асинхронного двигателя в следувлцей простой форме: Рвс. 14.23 жению напряжения питающей его сети. При значительном снижении напряжения Ц вращение двигателя при пуске в ход может не начаться. У типовых асинхронных цвигар телей максимальный момент больше номи.
нального в 2 — 2,5 раза. У некоторых двигателей зависимость ьт (г) на участке 4„< г < 1 имеет провал (показан на рис. 14.22 штриховой линией), вызванный выспими гармоническими составляющими зубцовых полей. Как показывает кривая на рнс, 14.23, частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается прн увеличении вращающего момента в пределах от нуля до максимального значения, г. е. механическая характеристика двигателя в этом случае жесткая.
Обычно в номинальном режиме работы двигателя тормозной момент в 2-3 раза меньше максимального вращающего момента М„ ВртаХ' При длительной перегрузке (йт > М х) двигатель останавли- тор ярмах вается. Механическая характеристика, относящаяся к нормальным рабочим условиям двигателя, называется есгесгееяной механической характеристикой в отличие от искусственной механической характеристики, какой является, например, характеристика двигателя с фазным ротором, у которого в цепь ротора включен реостат, 14,14. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Механическая характеристика наглядно показывает свойства асинхронного двигатели как части злектропривода. Но для более полного выявления свойств самого двигателя служат его рабочие характеристики — так принято называть зависимости от полезной мощности Рт двигателя на валу частоты врацюния л, вращающего момента М, ко- вр' зффицнента мощности соа р~ и КПД П = Рэ~Р,.
Все рабочие характеристики снимаются при номинальных частоте сети 2' и напряжении между вьводами статора Ц =У, Так как Р -Р, а Р =М ш, то зависимость п(Р,) — скоростная характеристика — мапо отличается по форме от механической характеристики двигателя ~(М ). Она тоже может быть назрана жест- вр кой (рис. 14.24), при этом скольжение т (рэ) =(п„- пНл„: Вращающий момент и, развиваемый двигателйм, складьвается вр' из полезного момента атт (преодоления нагрузки на валу двигателя) 44б Рис. 14.24 1, и момента холостого хода М„.
По. следний покрьвает механические потери двигателя. Этот момент мож- с13р» но приближенно считать не зависящим от нагрузки двигателя. Полез- Гиим 4 ный момент Мз = Рт1сор, если бы скорость со была строго постоянна, то зависимость М,(Р,) была бы Р линейна, но скорость двигателя немного уменьшается с увеличением Ра, поэтому график зависимости М,(Р,) немного отклоняется вверх. Соответственно график вращающего момента М (Рз), складывающего- ар ся из момента холостого хода и полезного момента, пересекает ось ординат в точке, соответствукяцей М, а затем он почти прямолинеен х' и лишь немного изгибается вверх, Аналогична зависимость 1,(Р,). Что касается зависимости соз р, двигателя от нагрузки, то его изменения обусловлены следующими соотношениями.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
