Электрические машины

121

cos н — коэффициент мощности;

Мк еМ н м — перегрузочная способность по моменту;

Мп М н п — кратность пускового момента относительно

номинального значения (для естественной МХ); f1н — частота напряжения статора.

Асинхронные двигатели выполняются общего исполнения и специального (крановые, шахтные, металлургические, экскаваторные и др.). Относительные (безразмерные) показатели АД зависят от типоисполнения, номинальной мощности и синхронной скорости.

АД основного исполнения 4А и АИ имеют наибольший удельный вес по выпуску. Выпускаются мощностью от 0,025 до 400 кВт, всегда низковольтные (до 600 В). Для сведения приведем обобщенныепоказателисерии4А.

Другие параметры АД, такие как сопротивления обмоток (активные и индуктивные), коэффициенты трансформаций Ке и Кi и другие, можно найти лишь в специальной справочной литературе, или запросить эти данные у завода-изготовителя. Сопротивления можно без особой погрешности определить расчетно.

4.5Приближенный расчет сопротивлений обмоток ротора и статора

122

Х к и последняя величина R1 R2.

Пример расчета.

В исходных данных известно:

U1фн 220 В, I1п е 50 А, пн 900 об/мин, м 2, 08, . Требуется определить для АД значения X к , R1, R2.

Расчет.

1. Номинальное скольжение

2. Критическое скольжение естественной МХ по выражению

(4.22):

3. Величина активного сопротивления одной фазы ротора (приведенного к статору):

4. Индуктивное сопротивление обмоток фазы:

123

Ответ: X к 333, Ом, R1 128, Ом, R2 16, Ом.

4.6Искусственные механические характеристики трехфазных АД

Знание их свойств и возможностей очень важно для оценки режимов пуска, реверса, торможения и способов регулирования скорости асинхронных двигателей. Искусственными считаются все МХ с неноминальными параметрами АД.

Ниже будут рассмотрены наиболее распространенные случаи искусственных МХ, когда естественный режим работы АД нарушается за счет изменения параметров его силовых цепей (статора или

учетом изменений параметров цепей статора и ротора АД.

4.6.1. Искусственные МХ при U1 U1н

В данном случае меняется только напряжение статора (то есть частота питающего напряжения остается номинальной) и добавочные сопротивления отсутствуют.

Согласно выражениям (4.16), (4.18) будем иметь:

124

и е 1, Sк и Sк е , о и о , от напряжения не зависят.

М к и М к е U1 2,U1н

123

критический момент пропорционален квадрату напряжения статора;

I1и I1е U1 ,

U1н

ток прямопропорционален напряжению статора.

Выражения искусственных характеристик АД в относительных единицах записываются в виде:

Характеристики М S , I1 S по выражениям (4.29), (4.30) показаны на рис. 4.5.

Из приведенного на рис. 4.5 семейства характеристик видно, что критическое скольжение Sк остается неизменным, не меняется скорость холостого хода ( ои о), крутизна характеристик незначительно возрастает при понижении напряжения, что не позволяет регулировать скорость при М с М н. Возможности

регулирования расширяются только при М с к , перегрузочная способность резко уменьшается — пропорционально квадрату уменьшения напряжения. Например, уменьшение пускового тока в 2 раза, за счет соответствующего понижения напряжения статора, уменьшает максимальный и пусковой моменты в 4 раза. Это не позволяет реализовать запуск двигателя при номинальной нагрузке. Понижение напряжения может привести к опрокидыванию (остановке) двигателя, работающего с номинальной нагрузкой. Например, при м 2 и снижении напряжения сети на 30%,

125

Как видно из приведенных формул, добавочные сопротивления R1д и Х1д уменьшают критические значения момента и скольжения. Искусственные МХ для одного и того же пускового момента Мпи показаны на рис. 4.6. Здесь: характеристика 1 обеспечивается добавочным сопротивлением R1д, характеристика 2 — сопротивле-

нием Х1д и характеристика 3 — за счет понижения напряжения статора. Скорость холостого хода 0, как и при изменении напряжения, не меняется, так как 0 2 f1p.

Величина сопротивлений, включаемых в цепь статора, определяется заданным значением пускового тока. Допустим, необходимо иметь пусковой ток, не превышающим номинальное значение более чем в раз, то есть I1n I1н. Тогда

где Хк , Rк — собственные сопротивления АД:

Из выражения (4.37) получаем:

126

Х1д 1н 2 Rк2 Хк. (4.39)

I1н

4.6.3Искусственные характеристики при добавочных сопротивлениях в цепи ротораU

Включение симметричных активных сопротивлений R2д в цепь ротора широко используется для ограничения пускового тока и для уменьшения жесткости механических характеристик с целью регулирования скорости. В отдельных случаях активное сопротивление шунтируют индуктивным. Чисто индуктивное сопротивление в цепях ротора не используют.

При добавочных активных сопротивлениях ротора будем

Механические характеристики АД при наличии R2д строятся по выражению (4.16) с учетом Sки, и , Мки из формул (4,40), (4.41). Они показаны на рис. 4.7. Как видно, уменьшение пускового тока, выраженного формулой (4.42), не уменьшает, а увеличивает пусковой момент, так как

127

128

Наклон механических характеристик прямопропорционален активному сопротивлению ротора

что позволяет регулировать скорость АД под нагрузкой с таким же эффектом, как скорость двигателя постоянного тока за счет последовательного сопротивления в цепи якоря.

На скорость холостого хода 0 активное сопротивление ротора влияния не оказывает, поэтому все МХ реостатного регулирования выходят на оси ординат из одной точки о 1.

Указанное свойство МХ АД широко используется на практике для пуска (ступенчатого или плавного) и регулирования скорости асинхронных двигателей. Применяются для этого машины с фазным ротором, хотя они и дороже короткозамкнутых АД.

Пуск АД с почти постоянным моментом М п М к е можно обеспечить, если добавочное активное сопротивление в роторе за-