Двигателей при несимметричных режимах работы

Одной из характерных особенностей сельскохозяйственных сетей является неравномерная нагрузка по фазам, что приводит к несимметрии напряжений. Несимметрия напряжений сети изменяет момент двигателя, снижает энергетические показатели – cosj и h_дв. Аналогичная картина имеет место и при несимметрии сопротивлений в цепи статора или ротора. Несимметрия сопротивлений обмоток двигателя может возникнуть после ремонта (перемотки обмотки) и в аварийных случаях: обрыв обмоток статора или стержней короткозамкнутого ротора, потеря контакта в цепи фазного ротора. В некоторых случаях электрический двигатель специально переводят в несимметричный режим, например, для улучшения пусковых характеристик асинхронных двигателей применяют несимметричное включение сопротивлений в цепь ротора. Несимметричный режим возникает в асинхронном двигателе, когда нарушается схема включения в сеть. Это может быть обрыв фазы или включение трехфазного двигателя в однофазную сеть.

Исследование механических характеристик асинхронных двигателей в рассматриваемом режиме работы выполняют с помощью метода симметричных составляющих. В качестве допущений полагают, что значения сопротивлений статора и ротора не зависят от частоты тока, магнитная система не насыщена, составляющие токов нулевой последовательности отсутствуют. Результирующий момент двигателя определяется методом наложения. Несимметричную систему напряжений разлагают на симметричные: прямую U_пр и обратную U_обр последовательности.

Напряжение U_пр создает токи прямой последовательности фазы I_1п, ротора I'_2п и намагничивания I_мп. Возникающее магнитное поле прямой последовательности вращается относительно статора со скоростью .

Скольжение ротора относительно синхронной скорости w_оп

.

Напряжение обратной последовательности U_обр создает магнитное поле, которое вращается относительно статора в обратную сторону со скоростью

.

Скольжение ротора относительно синхронной скорости w_оо

. (5.44)

Таким образом, при условии 0 £ S_п £ 1 ротор двигателя по отношению к обратному потоку находится в режиме противовключения. Момент прямой М_п и обратной М_обр последовательности определяют из схем замещения для напряжений U_пр и U_обр:

(5.45)

После некоторых преобразований получим

(5.46)

Где

Момент двигателя определяется как М_дв = М_п-М₀.

С учетом сказанного на рис. 5.32 представлены графики механических характеристик двигателя при номинальном симметричном напряжении U_ном, напряжениях прямой U_пр и обратной U_обр последовательностей и результирующий момент двигателя при несимметричном напряжении сети U_с. При исчезновении питания одной фазы двигателя и при включении двигателя в однофазную сеть симметричные составляющие прямой и обратной последовательности равны: .

а

Рис. 5.32. Механические характеристики двигателя при несимметрии напряжения сети

Графики моментов (рис. 5.33б) определяются по выражению (5.46), при этом: .

б