Рабочие характеристики асинхронного двигателя



Механическая характеристика наглядно показывает свойства асинхронного двигателя как части электропривода. Но для более полного выявления свойств самого двигателя служат его рабочие характеристики — так принято называть зависимости от полезной мощности Р2 двигателя на валу частоты вращения п, вращающего момента Мвр, коэффициента мощности cos^ и КПД г\ = Р2/Л- Все рабочие характеристики снимаются при номинальных частоте сети /и напряжении между выводами статораUx= С/1ном.

Так как Р2 « Рмсх, а Рмех = Мврыр, то зависимость п(Р2) — скорост­ная характеристика — мало отличается по форме от механической характеристики двигателя п(Мвр). Она тоже может быть названа же­сткой (рис. 14.24), при этом скольжениеs(p2) = (пх - п)/пх.

Вращающий момент Мвр, развиваемый двигателем, складывает­ся из полезного момента Мъ (преодоления нагрузки на валу двига­теля) и момента холостого хода Мх. Последний покрывает механи­ческие потери двигателя. Этот момент можно приближенно считать не зависящим от нагрузки двигателя. Полезный момент М2 = Р2р; если бы скорость и;р была строго постоянна, то зависимость М22) была бы линейна, но скорость двигателя немного уменьшается с уве­личением Ръ поэтому график зависимости М22) немного откло­няется вверх. Соответственно график вращающего момента Мвр2), складывающегося из момента холостого хода и полезного момента, пересекает ось ординат в точке, соответствующей Мх, а затем он по­чти прямолинеен и лишь немного изгибается вверх. Аналогична за­висимостьIi(P2).

Рис. 14.24

Что касается зависимости cos^p! двигателя от нагрузки, то его изменения обусловлены сле­дующими соотношениями. На­магничивающий 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 при 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 со8фх уве­личивается. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощ­ности довольно низок — примерно 0,2. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значения (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 coscp промышленных предприятий. Есте­ственным способом повышения cos ф является полная загрузка асин­хронных двигателей. Главный магнитный поток двигателя пропор­ционален напряжению питающей сети [см. (14.116)]. Намагничива­ющий 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 стремится уменьшить этот зазор до ми­нимума, определяемого условиями подвижности в подшипниках и необходимым запасом на их износ, прогибом вала и точностью цен­тровки. С увеличением номинальной мощности двигателя необхо­димый воздушный зазор возрастает значительно медленнее этой мощности, благодаря чему с повышением номинальной мощности двигателя его со8фх увеличивается. С уменьшением номинальной частоты вращения двигателя увеличивается его магнитный поток, так как при меньшей частоте вращения он индуктирует в фазной обмотке статора меньшую ЭДС. Следовательно, у тихоходных дви­гателей намагничивающий ток относительно больше, а со8фх суще­ственно меньше.

Коэффициент полезного действия определяется отношением по­лезной мощности на валу Р2 к мощности Рь определяющей потреб­ление двигателем энергии из сети:

Л = Р2/Р1.

Мощность Рх равна сумме полезной мощности и мощности всех потерь в двигателе:

— + ^иот-

Мощность всех потерь в двигателе можно разделить на постоян­ную составляющую, практически не зависящую от нагрузки, и пере­менную составляющую, зависящую от нее.

Мощностью постоянных потерь в двигателе можно считать мощ­ность потерь в сердечнике статора из-за гистерезиса и вихревых то­ков и мощность механических потерь, которая определяется экспе­риментально из опыта холостого хода двигателя.

Мощность переменных потерь в двигателе равна мощности по­терь на нагревание проводов обмоток статора и ротора:

РЦ pi — ЗДв1/х, Р„ Р2 = тп2Дв чЦ.

Максимального значения (65 — 95 %) КПД достигает, если пере­менные потери равны постоянным (см. 9.9). У большинства двига­телей этот максимум КПД имеет место примерно при нагрузке, рав­ной 75 % номинальной, так как двигатели проектируются с учетом того обстоятельства, что далеко не всегда они полностью загружены.


Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 117;