АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Изучение асинхронного двигателя надо начинать с его устройства и принципа работы. Необходимо обратить особое внимание на электромагнитные процессы, возникающие в двигателе, как при его пуске, так и в процессе работы. Векторная диаграмма и эквивалентная схема асинхронного двигателя облегчают изучения его работы и используются при выводе основных уравнений. Эксплуатационные параметры асинхронного двигателя демонстрируются механическими и рабочими характеристиками.
После изучения данного раздела студенты должен:
1) знать значения терминов: скольжение, синхронная скорость, круговое вращающееся магнитное поле, короткозамкнутый ротор, фазный ротор, поток полюса, глубокопазный ротор, двойная «беличья клетка»; способы изменения направления вращения магнитного поля; устройство и области применения двух типов двухфазных асинхронных двигателей; условные обозначения трехфазных асинхронных двигателей на схемах; вид механических характеристик; способы регулирования частоты вращения двигателя;
2) понимать принцип возбуждения многополюсного вращающегося магнитного поля; принцип действия трехфазной асинхронной машины в режимах двигателя, генератора и электромагнитного тормоза; факторы, влияющие на частоту вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя; возможность замены трехфазного асинхронного двигателя с вращающимся ротором эквивалентным двигателем с неподвижным ротором; аналогию физических явлений в трехфазном асинхронном двигателе с неподвижным ротором и в трансформаторе с резистивной нагрузкой; энергетические преобразования в трехфазном асинхронном двигателе;
3) уметь осуществлять пуск асинхронного двигателя; измерять скольжение с помощью стробоскопического устройства, частоту вращения; оценивать величины номинального, пускового и максимального моментов, пускового тока и номинального скольжения по данным каталога.
Приступая к изучению этой темы, необходимо понять условия возбуждения вращающегося магнитного поля.
Механические характеристики M=f(S) и могут быть построены по расчетной формуле вращающего момента
(9)
где М – вращающий момент двигателя, Нм; U1Ф – фазное напряжение статорной обмотки; S—скольжение; R1,X1—значения сопротивлений статорной обмотки; , -- значения сопротивлений роторной обмотки; f1—частота напряжения питания статорной обмотки; p—число пар плюсов; - угловая скорость вращения магнитного поля.
По зависимости M=f(S) легко построить характеристику . Механические характеристики можно построить и по данным каталога. Известно, что
M=2Mкр/(Sкр/S+S/Sкр), (10)
Где Мкр—критический (максимальный) вращающий момент двигателя; Sкр—скольжение, при котором двигатель развивает критический момент.
Зная отношение момента к номинальному Мкр/Мном= и определив номинальный момент так
Мном=9550Pном/nном ,
Где Рном—номинальная мощность двигателя, кВт; nном—номинальная частота вращения ротора, об/мин, легко получить выражение для Sкр.
Рис. 10
Рассматривая уравнение (10) для номинального режима и учитывая, что Мном/Мкр=1/ , получаем
(11)
Решая уравнение (11) относительного критического скольжения, находим
Зная Мкр и Sкр и задаваясь значениями S в пределах от 0 до 1, легко построить механическую характеристику М=f(S), данные для построения которой находят из уравнения (10).
Характеристику получают из характеристики M=f(S), учитывая при этом что
(12)
где угловая скорость вращения ротора, 1/с.
Механические характеристики асинхронного двигателя, изображенные на рис. 10, а, б, показываю свойства двигателя в системе электропривода: пусковые свойства, перегрузочную способность, устойчивость работы.
Для более полного выявления свойств двигателя служат рабочие характеристики, показывающие зависимость скорости вращения ротора , вращающего момента М, к.п.д. , тока I и коэффициента мощности cos от мощности на валу двигателя Р2. Эти характеристики можно рассчитать по данным каталога или получить в процессе испытания двигателя в лабораторных условиях
Рабочие характеристики асинхронного двигателя изображены на рис. 11.
Рис. 11