Главная | Обратная связь

Механическая характеристика АД

Механической характеристикой АД называется зависимость , построенная при , и при условии, что параметры при изменении скольжения s не меняются.

Проанализируем зависимость для момента включения АД в сеть, когда s =1,0.

При s =1,0 АД развивает пусковой момент, равный

, (6.45)

откуда следует, что пусковой момент АД зависит от подводимого напряжения во второй степени и соотношения параметров и

.

Если момент при пуске больше момента сопротивления, то ротор АД начнет вращаться и скольжение уменьшается. Так как обычно то при уменьшении s одновременно увеличиваются и числитель и знаменатель формулы (6.43). Сначала, при больших s, преобладающее значение имеет числитель, вследствие чего М_эм растет, а затем, при скольжениях S_кр =0,2…0,12 преобладающее значение получает знаменатель, куда параметр входит в квадрате. Мо­мент М_эм, достигнув максимального значения М_max при s_кр начнет уменьшаться и при s =0 становится равным нулю.

Формула (6.43) справедлива для любого режима работы АД. При переходе в генераторный режим работы скольжение меняет знак на обратный (s<0), соответственно чему момент М_эм становится отрицательным, т.е. тормозящим.

Механическая характеристика асинхронной машины показана на рисунке 6.8. В соответствии с изложенным участок кривой в диапазоне 0≤ s ≤1,0 соответствует двигательному режиму работы, а при s<0 машина работает в режиме генератора. Когда s >1,0, ротор вращается против направления вращения поля статора. Этот режим называют режимом противовключения или электромагнитного торможения.

Для того, чтобы найти величину критического скольжения s_кр, при котором электромагнитный момент достигает наибольшего значения, необходимо решить уравнение = 0. После упрощения получаем выражение

. (6.46)

 

Здесь знак (+) – соответствует двигательному режиму, а знак (-) – генераторному. Так как , то им можно пренебречь и соотношение для s_кр записывается в виде

. (6.47)

Подставляя выражение для в формулу (6.43), находим величину М_max

(6.48)

или приближенно

(6.49)

 

Из выражений (6.48) и (6.49) следует, что максимальный момент М_max: - при заданной частоте и заданных параметрах двигателя пропорционален квадрату напряжения

- не зависит от активного сопротивления ротора;

- при заданной частоте тем меньше, чем больше индуктивные сопротивления рассеяния

Критическое скольжение тем больше, чем больше сопротивление обмотки ротора .

Эти выводы имеют очень важное значение для анализа поведения АД при различных режимах работы.

Рисунок 6.8 – Механическая характеристика асинхронной машины

Номинальный режим работы АД на механической характеристике определяется точкой с координатами М_н (номинальный момент) и s_н (номинальное скольжение) (рисунок 6.8) .

6.4.4. Зависимость вращающего момента М_эм

от сопротивления

Выше было показано, что величина М_max не зависит от активного сопротивления , а критическое скольжение пропорционально . Таким образом, при изменении сопротивления ротора изменяется вид механической характеристики АД.

Конечно, изменять сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора в процессе эксплуатации АД не представляется возможным. Это сопротивление изменяется только в определенных пределах при изменении скольжения и соответствующего изменения частоты тока в обмотке ротора, что связано с эффектом вытеснения. Только при изготовлении ротора для короткозамкнутой обмотки могут быть использованы материалы с различными удельными сопротивлениями в зависимости от назначения двигателя.

Добавочное активное сопротивление r_д можно вводить в цепь ротора АД с контактными кольцами. На рисунке 6.9 показано семейство кривых при различных значениях r_д в цепи обмотки фазного ротора. Кривая I соответствует величине r_д = 0 и называется естественной механической характеристикой. Кривая 3 может быть получена при такой величине r_д, при которой выполняется условие = , а следовательно, при пуске двигатель развивает максимальный момент. Кривая 2 соответствует промежуточному значению добавочного сопротивления, <

Рисунок 6.10 - Векторная диаграмма при различных значениях сопротивления цепи ротора

Рисунок 6.9 -- Характеристики М = f(s) при различных значениях сопротивления цепи ротора

Из рисунка 6.9 следует, что введение в цепь фазного ротора добавочного сопротивления увеличивает пусковой момент М_п. При этом в соответствии с (6.30) одновременно снижается пусковой ток .

Рассмотренное влияние сопротивления ротора на вид механи

ческой характеристики легко пояснить при помощи векторной диаграммы рисунок (6.10).

При увеличении сопротивления ротора от ( )₁ до ( )₂ < x_k уменьшается угол сдвига по фазе между током и ЭДС и растет. Несмотря на уменьшение общего тока , его активная составляющая входящая в формулу (6.44), увеличивается, вследствие чего вращающий момент растет.