2.3. Электромагнитный момент асинхронной машины

2.3.1. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Вывод выражения электромагнитного момента асинхронной машины

В асинхронной машине происходит преобразование одного вида энергии в другой. В АД преобразовывается электрическая энергия в механическую

(рис. 2.9). Основным фактором преобразования энергии являются вращающиеся магнитные поля, с помощью, которых электромагнитная энергия передается в случае АД со статора на ротор, и наоборот, в случае АГ. Проследим процесс преобразования энергии в АД . Для этого воспользуемся энергетической диаграммой.

–потребляемая из сети мощность,

–электрические потери в обмотке статора,

–магнитные потери на гистерезис и вихревые токи в статоре,

–электрические потери в обмотке ротора,

–электромагнитная мощность, передаваемая со статора на ротор,

–полная механическая мощность машины,

–механические и добавочные потери,

–полезная мощность на валу.

; ;

,

откуда . (2.11)

Согласно уточненной схеме замещения или

.

После подстановки в выражение (2.11) получим

. (2.12)

Последнее выражение является основным при анализе работы АМ. Из него следует:

1) момент , т.е. пропорционален квадрату приложенного напряжения питания;

2) момент тем меньше, чем больше активное сопротивление и чем больше индуктивное сопротивление рассеяния ();

3) в двигательном режиме и режиме электромагнитного тормоза иМ> 0;

4) М=0 при и.

Согласно (2.12) можно построить механическую характеристику АМ, т.е. зависимость (рис. 2.11) при,и постоянстве параметров схемы замещения. Зависимость имеет два явно выраженных максимума в двигательном и генераторном режимах. Максимальным моментамсоответствуют так называемые критические скольжения.

Механическую характеристику также можно представить в виде

и .

2.3.2. Максимальное значение электромагнитного момента

асинхронной машины

Для определения максимального электромагнитного момента необходимо определить критическое скольжение. Для определения этого скольжения следует взять производную момента по скольжению и приравнять ее к нулю . В результате чего будем иметь. (2.13)

Для определения необходимо подставить в (10), тогда

. (2.14)

Знак «+» относится к режиму двигателя.

Если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора (), то получим

и, следовательно, .

Если принять , то, где. Тогда формула момента примет вид:

.

Отсюда следует:

1) максимальный момент пропорционален квадрату напряжения питания ;

2) максимальный момент не зависит от активного сопротивления обмотки ротора ;

3) максимальный момент обратно пропорционален индуктивному сопротивления рассеяния обмоток машины;

4) максимальный момент несколько больше в режиме генератора (рис.2.14);

5) критическое скольжение зависит от величины активного сопротивления обмотки ротора .

Таким образом, с увеличением активного сопротивления обмотки ротора увеличивается величина критического скольжения, а максимум механической характеристики АД смещается в сторону больших скольжений.

Существенной характеристикой АД является его перегрузочная способность, т. е. кратность максимального момента, которая обычно находится в пределах .