Вопрос 8. Энергетическая диаграмма АД.
Энергетическая диаграмма позволяет судить о характере распределения мощности, потребляемой двигателем из сети. Ее можно получить с помощью векторной диаграммы (рис.4.9). При работе асинхронный двигатель потребляет из сети активную мощность
Из векторной диаграммы можно получить следующие соотношения:
С учетом этих соотношений выражение для мощности Р1 преобразуется к виду
Отсюда следует, что мощность Р1 расходуется в статоре на покрытие электрических потерь в обмотке статора.
и на покрытие потерь в стали,
Остальная мощность поступает через воздушный зазор в ротор. Эта мощность определяет электромагнитный момент двигателя, поэтому ее называют электромагнитной мощностью
Из векторной диаграммы можно получить следующее соотношение:
поэтому для электромагнитной мощности справедливо второе выражение:
Часть электромагнитной мощности, как мы выяснили выше, теряется в виде электрических потерь в обмотке ротора,
а остальная часть мощности Рэм преобразуется в механическую мощность
Часть механической мощности Рмех теряется внутри самой машины в виде механических потерь Рмех, магнитных потерь рмг2 и добавочных потерь Рдоб. Механические потери включают потери на трение и на вентиляцию. Их расчет выполняется по эмпирическим формулам. Магнитные потери Рмг2 обычно малы и отдельно не определяются, а учитываются в Рмг вместе с потерями в стали статора. Добавочные потери вызваны в основном высшими гармониками магнитных полей. Они трудно поддаются расчету. Поэтому добавочные потери оценивают приближенно величиной 0,5% от номинальной мощности двигателя.
|
|
|
Полезная мощность на валу двигателя
Рис.8.1
В соответствии с изложенным энергетическую диаграмму двигателя можно представить в виде, показанном на рис. 8.1. Сумма потерь ∑Р = Рэл +Рмг +Рэл2 +Рмех +Рдоб определяет КПД двигателя
КПД двигателей мощностью от 1 кВт до 1000 кВт лежит в пределах η = 0,72 - 0,95.
Вопрос 9. Механическая характеристика АД
Механической характеристикой называется зависимость М =f(s) при U1 = const и f1 = const. При выводе уравнения механической характеристики будем исходить из базовых соотношений для электромагнитного момента:
Расчет тока ротора I’2 выполним по схеме замещения асинхронной машины ( рис. 1) методом эквивалентного генератора.
Рис. 1
Разомкнем цепь ротора и найдем напряжение эквивалентного генератора:
Для получения сопротивления эквивалентного генератора закоротим источник напряжения U1,
Полученные соотношения позволяют определить ток ротора:
Отсюда, полагая 
получаем действующее значение тока ротора:
|
|
|
С учетом этого выражения формула для электромагнитного момента (4.8) приобретает вид
(4.9)
Выражение (4.9) удобно для анализа механической характеристики М=f(s), так как при U1=const и f1 = const оно содержит только одну переменную s. Исследуем сначала общий характер зависимости М = f{s):
Этим условиям удовлетворяет кривая М=f(s), представленная на рис. 4.11.
Кривая имеет экстремумы при скольжении s = ±sk, которое называется критическим скольжением. Это скольжение определяется из условия dM/ds = 0.
Для удобства дифференцирования введем обозначения 
Тогда выражение для электромагнитного момента преобразуется к виду
Дифференцируя это выражение по у, получим
Отсюда после преобразований имеем
Переходя вновь к скольжению, получим
(4.10)
Подставляя значение sk в (4.9), определяем максимальный момент асинхронной машины:
(рис.4.11)
знак «+» относится к двигательному режиму, а «-»- к генераторному режиму.
Для асинхронных машин большой мощности можно считать, что r1≈0 и c1 ≈1, тогда
(4.12)
(4.13)
Рис.4.12
Отсюда следует, что максимальный момент асинхронной машины прямо пропорционален квадрату напряжения сети U1 и обратно пропорционален хк =хσ1 + с1хσ2≈хσ1+х/σ2
|
|
|
Положение максимума зависит от сопротивления ротора r’2. На рис. 4.12 показана механическая характеристика асинхронной машины в режиме двигателя. Чем больше r’2, тем больше sk, при этом, как следует из (4.13), величина Mmax остается неизменной.
Кратность максимального момента 
Более высокие значения
Кm имеют быстроходные двигатели с малым числом полюсов.
Выражение (4.9) позволяет определить пусковой момент двигателя, если подставить в него s=1:
(4.14)
Пусковой момент Мn так же, как и максимальный Мmах, пропорционален квадрату напряжения, но его величина в отличие от Мmax зависит от сопротивления r’2. Как следует из (4.10). пусковой момент будет равен максимальному, если
(рис.4.15)
При упрошенных расчетах механическую характеристику определяют с помощью формулы Клосса:
(4.16)
Для этого необходимо звать две точки на реальной механической характеристике. Их можно получить по каталожным данным для пускового и номинального режимов. В этом случае погрешность формулы Клосса составляет 10-15%.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1326; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!