Б) Рабочие характеристики

Механическая характеристика наглядно показывает свойства асин­хронного двигателя как части электропривода. Но для более пол­ного выявления свойств самого двигателя служат его рабочие харак­теристики — так принято называть зависимости от полезной мощ­ности Р₂ двигателя на валу частоты вращения п, вращающего мо­мента М, коэффициента мощности cosφ и КПД η = . Все рабочие характеристики снимаются при номинальных частоте сети f и напряжении между выводами статора U₁ = U_1ном.

Так как , а то зависимость n(Р₂) — ско­ростная характеристика — мало отличается по форме от механиче­ской характеристики двигателя п (М), она тоже может быть названа жесткой (рис. 14.29). Вращающий момент М, развиваемый двигателем, складывается из полезного момента M₂ (преодоления нагрузки на валу двигателя) и момента холостого хода М_х. Последний затрачивается на покрытие механических потерь двигателя. Этот момент можно приближенно считать не зависящим от нагрузки двигателя. Полезный момент и если бы была строго постоянна, то зависимость была бы линейна, но угловая скорость двигателя немного уменьшается с увеличением Р₂, поэтому график зависи­мости М₂ (Р₂) немного отклоняется вверх. Соответственно график вращающего момен­та М (Р₂), складывающегося из момента хо­лостого хода и полезного момента, пересекает ось ординат в точке, соответствующей М_х, а затем он почти прямолинеен и лишь немно­го изгибается вверх.

Что касается зависимости двигателя от нагрузки, то его изменения обусловлены следующими соотношениями. Намагничивающий ток двигателя мало зависит от нагруз­ки, так как ее увеличение вызывает лишь возрастание потокосцеплений рассеяния, про­порциональных токам в обмотках статора и ротора, а главный маг­нитный поток машины при возрастании нагрузки незначительно уменьшается. Но активный ток двигателя пропорционален его меха­нической нагрузке. Таким образом, с увеличением нагрузки двига­теля относительное значение реактивного тока быстро убывает, a увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэффи­циент мощности довольно низок — примерно 0,2. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значе­ния (0,7—0,9) при нагрузке, близкой к номинальной. Таким обра­зом, даже у полностью загруженного двигателя реактивный ток составляет 70—40 % тока статора.

Неполная загруженность асинхронных двигателей является одной из главных причин низкого cos <p промышленных предприятий. Есте­ственным способом повышения cosφ является полная загрузка асин­хронных двигателей. Главный магнитный поток двигателя пропор­ционален напряжению на статоре. Намагничивающий ток, возбуждающий этот поток, при заданном значении потока обратно пропорционален магнитному сопротивлению на пути потока. В этом магнитном сопротивлении большую часть составляет сопротивление воздушного зазора между статором и ротором. По этой причине кон­структор стремится сократить этот зазор до минимума, определяемого условиями подвижности в подшипниках и необходимым запасом на их износ, прогибом вала и точностью центровки. С увеличением номинальной мощности двигателя необходимый воздушный зазор возрастает значительно медленнее этой мощности, благодаря чему с повышением номинальной мощности двигателя его cos q> увеличи­вается. С уменьшением номинальной частоты вращения двигателя увеличивается его магнитный поток, так как при меньшей частоте вращения он индуктирует в фазной обмотке статора меньшую ЭДС. Следовательно, у тихоходных двигателей намагничивающий ток относительно больше, a cosφ существенно меньше.

Коэффициент полезного действия определяется отношением полез­ной мощности на валу Р₂ к мощности Р₁ определяющей потребление двигателем энергии из сети:

Мощность Р₁ равна сумме полезной мощности и мощности всех потерь в двигателе:

Мощность всех потерь энергии в двигателе можно разделить на постоянную составляющую, практически не зависящую от нагрузки, и переменную составляющую, зависящую от нее.

Мощностью постоянных потерь энергии в двигателе можно счи­тать мощность потерь в сердечнике статора на гистерезис и вихревые токи и мощность механических потерь, которая определяется экспе­риментально из опыта холостого хода двигателя.

Мощностью переменных потерь энергии в двигателе является мощность потерь на нагревание проводников обмоток статора и ро­тора, она равна:

Своего максимального значения (65—95 %) КПД достигает, когда переменные потери равны постоянным. У большинства двигателей этот максимум КПД имеет место примерно при нагрузке, равной 75 % номинальной, так как двигатели проектируются с уче­том того обстоятельства, что далеко не всегда они полностью загру­жены.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: