Механические характеристики асинхронного двигателя

Уравнение механической характеристики АД можно получить из рассмотрения баланса мощности в электродвигателе.

Мощность, потребляемая из сети,

Р ₁=D Р ₀+D Р _М1+ Р _ЭМ=3(I _m² R _m+ I ₂^'2 R ₁+ I ₂^'2 R _2S^' / S), (1.3)

где D Р _М1 - потери в меди обмоток статора.

Отсюда электромагнитная мощность равна:

, (1.4)

где Х _К= Х ₁+ Х ₂^’ - индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания,

R '_2S= R '₂+ R '_2ДОБ, R '_2ДОБ= R '_2ДОБ + К_r. (1.5)

Или Р _ЭМ= М _ЭМ•w_0, электромагнитный момент

. (1.6)

Анализ уравнения механической характеристики (1.6) показывает, что график зависимости М (S) имеет два максимума - один в генераторном режиме (скольжение отрицательно) и другой - в двигательном (скольжение положительно). Максимальное значение момента М _К, развиваемого двигателем, называют критическим, а соответствующее ему скольжение S _К - критическим.

Критическое скольжение определяется по следующему выражению

, (1.7)

Максимальный момент, соответствующий критическому скольжению

(1.8)

В приведённых выражениях знак плюс соответствует двигательному режиму работы, а знак минус – генераторному. Из полученного выражения, определяющего максимальный момент видно, что максимальный момент в генераторном режиме больше, чем в двигательном.

Если выражение, определяющее электромагнитный момент разделить на выражение максимального момента () и пренебречь активным сопротивлением обмотки статора , то после ряда преобразований получим упрощённое выражение электромагнитного момента, удобное для построения механической характеристики (рис. 1.2, а) асинхронного электродвигателя:

(1.9)

Критическое скольжение асинхронного электродвигателя можно определить по паспортным данным на электродвигатель:

(1.10)

где s_ном – скольжение при номинальной нагрузке; - перегрузочная способность электродвигателя. Зависимость M(s) приведена на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Механические характеристики асинхронного электродвигателя

Из анализа полученных уравнений видно, что регулирование скорости вращения АД можно осуществить изменением частоты и напряжения (рис. 1.2, г), подводимого к статору, величин сопротивлений, вводимых в цепь ротора (рис. 1.2, б) или статора (рис. 1.2, в) АД, а также изменением числа пар полюсов.

Для регулируемого электропривода важными являются не только регулировочные свойства, характеризуемые двигательным режимом, но и его свойства в тормозных режимах. В асинхронном приводе различают режимы динамического торможения, противовключения и рекуперативного (генераторное торможение с отдачей энергии в сеть) торможения.