Связь потерь в обмотке ротора со скольжением

; ;

; ;

.

Пусть , тогда . Вся мощность расходуется на нагрев обмоток.

Если .

Если , это значит, что 5 % электромагнитной мощности расходуется на нагрев обмоток, а 95 % – на создание механической энергии.

3.2.9. Механическая характеристика АД (n = f(М))

Из схемы замещения (см. рис. 3.16) имеем

;

.

Из условия получаем координату экстремальной (критической) точки

; .

Так как мало, то им можно пренебречь.

– формула Клосса.

Анализ механической характеристики (рис. 3.18).

Анализ выражения для определения момента показывает, что момент пропорционален квадрату приложенного напряжения, поэтому асинхронный двигатель очень критичен к изменению

Рис. 3.18. Механическая характеристика АД

напряжения питания. Критический момент М_кр не зависит от сопротивления обмотки ротора , а критическое скольжение S_кр – от величины приложенного напряжения U_1ф. Асинхронный двигатель имеет малый пусковой момент, что создает проблемы при запуске двигателя под нагрузкой.

Изменения напряжения питания U и активного сопротивления R₂ влияют на механические характеристики АД (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Влияние U (а) и R₂ (б) на механическую

характеристику АД

Область работы АД. Включает в себя область устойчивой работы двигателя 1–2 и неустойчивой работы 2–3 (рис. 3.20). В области устойчивой работы проявляется свойство саморегуляции скорости.

Для оценки перегрузочной способности двигателя вводится коэффициент перегрузки

.

При попадании в область неустойчивой работы двигатель останавливается.

Способы пуска АД

Проблемы пуска: большой пусковой ток, малый пусковой момент.

Ток ротора I₂ определяется из соотношения

.

При пуске , , где I_2п и I_2н – соответственно пусковой и номинальный токи ротора.

; .

.

Применяются следующие способы пуска: прямой пуск, пуск при пониженном напряжении, пуск при введении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений.

Прямой пуск. Применяется при пуске двигателей в мощных сетях. Никаких мер по повышению пускового момента и понижению пускового тока не предусмотрено.

Пуск при пониженном напряжении. С целью понижения пускового тока на время пуска понижают напряжение питания в слабых сетях.

Рассмотрим два варианта пуска двигателя при пониженном напряжении:

Рис. 3.21. Схема пуска двигателя (а) и механические

характеристики АД (б). Вариант I (1 – К разомкнуты;

2 – R_Д = 0, К замкнуты)

Вариант II – пуск двигателя при переключении обмоток статора на время пуска с соединения треугольником на соединение звездой (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Схема пуска двигателя (а) и механические

характеристики АД (б).

Вариант II

В момент пуска переключатель находится в правом положении и обмотки статора соединяются в звезду. После пуска переключатель устанавливают в левое положение и обмотки статора соединяются в треугольник. Из анализа трехфазной цепи получаем, что при соединении обмоток статора в звезду потребляемый из сети ток будет в 3 раза меньше, чем при соединении в треугольник.

Недостатком обоих методов является уменьшение пускового момента за счет понижения напряжения на статоре.

Пуск при введении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений. На время пуска в цепь ротора вводятся добавочные сопротивления, которые по мере разгона выводятся (рис. 3.23).

Рис. 3.23. Схема пуска двигателя при введении в цепь ротора добавочных активных сопротивлений (а) и механические характеристики АД (б): 1 – К₁ и К₂ замкнуты, R_Д = 0; 2 – К₁ разомкнуты, К₂ – замкнуты, R_Д = R_Д2; 3 –

К₁ и К₂ разомкнуты, R_Д = R_Д1 + R_Д2

Метод позволяет решить обе проблемы пуска, т.е. уменьшить пусковой ток за счет повышения сопротивления цепи и повысить пусковой момент. Такой способ пуска возможен только для двигателя с фазным ротором.

Двигатели с улучшенными пусковыми

Характеристиками

Введение в цепь ротора добавочных сопротивлений позволяет при пуске двигателей с короткозамкнутым ротором получить те же эффекты, что и при пуске двигателей с фазным ротором.

Двигатель с двойной «беличьей клеткой» (рис. 3.24).В роторе имеются две обмотки типа «беличья клетка». У обмотки 2 меньшее активное сопротивление по сравнению с обмоткой 3.

При пуске двигателя частота тока ротора и его индуктивное сопротивление максимальны. В этот момент распределение токов по обмоткам определяется индуктивными сопротивлениями. Так как , то ток вытесняется в обмотку 3, обладающую повышенным . После разгона двигателя частота тока в роторе во много раз уменьшается и, следовательно, уменьшается , и индуктивное сопротивление уже не влияет на распределение токов в обмотках. Так как , то больший ток будет протекать по обмотке 2. Таким образом, при пуске работает обмотка 3, обладающая повышенным R, а после разгона – обмотка 2, обладающая пониженным R. Это равносильно тому, что на время пуска в цепь ротора включают добавочное сопротивление.

Двигатель с глубоким пазом (рис. 3.25). Во время пуска двигателя происходит вытеснение тока в верхнюю часть сечения стержня. Поскольку ток течет не по всему сечению, а по его части,

то сопротивление обмотки возрастает. После пуска частота тока в роторе значительно уменьшается, следовательно, вытеснение тока не происходит и ток течет по всему сечению обмотки, т.е. уменьшается R. Эффект тот же, что и у двигателя с двойной «беличьей клеткой».

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: