Механични характеристики на асинхронен двигател при различни режими, напрежения и честоти

Механичните характеристики на асинхронните двигатели могат да бъдат изразени като n = f (M) или н=е(Аз). Механичните характеристики на асинхронните двигатели обаче често се изразяват под формата на зависимост M = f(S), където С — плъзгащи се, S = (nc-n) / nc, където нс — синхронна скорост.

На практика за графичното изграждане на механичните характеристики се използва опростена формула, наречена формула на Клос:

тук: Мк — критична (максимална) стойност на въртящия момент. Тази стойност на момента съответства на критичното приплъзване

където λm = Mk / Mn

Формулата на Клос се използва за решаване на проблеми, свързани с електрическо задвижване, извършвано с помощта на асинхронен двигател. Използвайки формулата Kloss, можете да изградите графика на механичните характеристики според паспортните данни на асинхронния двигател. За практически изчисления само знакът плюс трябва да се вземе предвид във формулата при определяне на критичния момент пред корена.

Ориз. 1. Асинхронен двигател: a — схематична диаграма, b — механична характеристика M = f (S) — естествена в режими на двигател и генератор, c — естествена механична характеристика n = f (M) в режим на двигател, d — механични характеристики на изкуствен реостат, д — механични характеристики за различни напрежения и честоти.

Асинхронен двигател в клетка на катерица

Както се вижда от фиг. 1, механични характеристики на асинхронен двигател разположени в I и III квадрант. Частта от кривата в I квадрант съответства на положителна стойност на приплъзване и характеризира режима на работа на двигателя на асинхронния двигател, а в III квадрант — режим на генератор. Двигателният режим е от най -голям практически интерес.

Графиката на механичните характеристики на двигателния режим съдържа три характерни точки: A, B, C и може условно да бъде разделена на два раздела: OB и BC (фиг. 1, c).

Точка А съответства на номинален въртящ момент на двигателя и се определя по формулата Mn = 9,55•103•(Стрн /нн)

Този момент съответства номинално приплъзване, който за двигатели с общо промишлено приложение има стойност в диапазона от 1 до 7%, т.е.Sn = 1 — 7%. В същото време малките двигатели имат повече приплъзване, а големите — по -малко.

Двигатели с високо приплъзванепредназначени за ударно натоварване имат Сн~15%. Те включват например двигатели от единична серия AC.

Точка С на характеристиката съответства на стойността начален въртящ моментвъзникващи върху вала на двигателя при стартиране. Този момент Mp се нарича начален или стартов. В този случай приплъзването е равно на единица, а скоростта е нула. Стартов въртящ момент лесно е да се определи от данните от справочната таблица, която показва съотношението на началния въртящ момент към номиналния Mp / Mn.

Величината на началния въртящ момент при постоянни стойности на напрежението и честотата на тока зависи от активното съпротивление в роторната верига. В този случай първоначално с увеличаване на активното съпротивление стойността на началния въртящ момент се увеличава, достигайки своя максимум, когато активното съпротивление на роторната верига е равно и общото индуктивно съпротивление на двигателя. Впоследствие, с увеличаване на активното съпротивление на ротора, стойността на началния въртящ момент намалява, като се стреми към нула в границата.

Точка С (фиг. 1, б и в) съответства максимален момент, който може да развие двигателя в целия диапазон на оборотите от н = 0 до н = нс… Този момент се нарича критичен (или преобръщащ) момент Mk. Критичен момент също съответства на критичното приплъзване Sk. Колкото по -малка е стойността на критичното приплъзване Sк, както и стойността на номиналното приплъзване Сn, толкова по -голяма е твърдостта на механичните характеристики.

Стартовите и критичните моменти се определят чрез номиналните. Съгласно ГОСТ за електрически машини за двигател с катеричка, условието Mn / Mn = 0,9 — 1,2, Mk / Mn = 1,65 — 2,5 трябва да бъде изпълнено.

Трябва да се има предвид, че стойността на критичния момент не зависи от активното съпротивление на роторната верига, докато критичното приплъзване Сk е правопропорционално на това съпротивление. Това означава, че с увеличаване на активното съпротивление на роторната верига, стойността на критичния момент остава непроменена, но максимумът на кривата на въртящия момент се измества към увеличаване на стойностите на приплъзване (фиг. 1, г).

Величината на критичния въртящ момент е правопропорционална на квадрата на напрежението, подадено към статора, и обратно пропорционално на квадрата на честотата на напреженията и честотата на тока в статора.

Ако например напрежението, подадено към двигателя, е равно на 85% от номиналната стойност, тогава величината на критичния въртящ момент ще бъде 0,852 = 0,7225 = 72,25% критичен въртящ момент при номинално напрежение.

Обратното се наблюдава при промяна на честотата. Ако например към двигател, проектиран да работи с текуща честота е = 60 Hz, захранващ ток с честота е = 50 Hz, тогава критичният момент ще влезе в (60/50)2=1,44 пъти по -голяма стойност, отколкото при официалната й честота (фиг. 1, д).

Критичният момент характеризира моменталния капацитет на претоварване на двигателя, тоест показва какъв миг (за няколко секунди) претоварване е в състояние да издържи двигателя без никакви вредни последици.

Разрезът на механичната характеристика от нула до максималната (критична) стойност (виж фиг. 1, бив) се нарича стабилна част от характеристиката, и раздела BC (фиг. 1, в) — нестабилна част.

Това разделение се обяснява с факта, че върху нарастващата част от характеристиките на OF с увеличаване на приплъзването, т.е. с намаляване на скоростта въртящият момент, развит от двигателя, се увеличава. Това означава, че с увеличаване на натоварването, тоест с увеличаване на спирачния момент, скоростта на въртене на двигателя намалява, а въртящият момент, увеличен от него, се увеличава. Когато натоварването намалява, напротив, скоростта се увеличава и въртящият момент намалява. Когато натоварването се променя в целия диапазон на стабилната част на характеристиката, скоростта на въртене и въртящият момент на двигателя се променят.

Двигателят не може да развие повече от критичния въртящ момент и ако спирачният момент е по -голям, двигателят неизбежно трябва да спре. Случва се, както се казва, преобръщане на двигателя.

Механична характеристика при константа U и Аз и липсата на допълнително съпротивление в роторната верига се нарича естествена характеристика (характеристика на асинхронен двигател с катерица в клетка с намотан ротор без допълнително съпротивление във веригата на ротора). Изкуствени или реостатични характеристики се наричат ​​тези, които съответстват на допълнителното съпротивление в роторната верига.

Всички стойности на началните моменти са различни и зависят от активното съпротивление на роторната верига. Плъзгачите с различна величина съответстват на един и същ номинален въртящ момент Mn. С увеличаване на съпротивлението на роторната верига приплъзването се увеличава и следователно скоростта на двигателя намалява.

Поради включването на активно съпротивление в роторната верига, механичната характеристика в стабилната част се разтяга в посока на увеличаване на приплъзването, пропорционално на съпротивлението. Това означава, че скоростта на двигателя започва да варира значително в зависимост от натоварването на вала и характеристиката на твърдия става мека.