5. Устойчивость работы асинхронного двигателя

Устойчивость работы двигателя — его способность восстанавливать свое первоначальное состояние при воздействии возмущений по сети и по нагрузке.

Согласно уравнению динамики электромеханической системы,

. (30)

(М_с, J, — статический момент нагрузки на валу машины, ее момент инерции и скорость вращения).

Машина находится в состоянии покоя, либо вращения с постоянной скоростью при условии М = М_с. Из зависимости (рис. 7) видно, что электромеханическая система имеет две точки равновесия А и В. При этом в точке В она находится в неустойчивом равновесии, т. к. даже незначительное изменение нагрузки на валу машины приведет либо к ее остановке (п = 0), либо к увеличению скорости до момента, пока положение системы не будет соответствовать точке А, которая характеризует устойчивое состояние (при кратковременном изменении нагрузки система будет стремиться вернуться к своему первоначальному состоянию).

Нетрудно заметить, что участок ОК обладает свойством саморегулирования, остальная же часть кривой таким свойством не обладает.

Максимальный момент двигателя принято называть опрокидывающим моментом, т. к., когда двигатель работает при величинах момента нагрузки, меньших максимального момента, но близких к нему, случайная перегрузка двигателя приведет к его остановке. Поэтому на практике выбирают двигатель такой мощности, при которой выполняется неравенство

, (31)

т. е. при выборе мощности двигателя предусматривается запас по мощности не менее 70%.

6. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

В качестве рабочих характеристик приняты зависимости (рис. 9):

• скорости вращения ротора ;

• вращающего момент на валу машины ;

• тока статора ;

• коэффициента полезного действия ;

• коэффициента мощности .

Диапазон рабочих характеристик асинхронного двигателя соответствует его зоне устойчивой работы 0 < s < 0,2.

Эти характеристики позволяют находить все основные величины, которые определяют режим работы двигателя при различных нагрузках. Их можно получить либо расчетным путем по схеме замещения, либо экспериментально.

Рис.9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

7. Генераторный режим

Асинхронная машина работает в генераторном режиме, если вал ее ротора вращать каким-либо другим двигателем (постоянного или переменного тока, внутреннего сгорания и т.п.) в направлении и со скоростью, превышающей скорость вращения магнитного поля. Величина скольжения машины, очевидно, в этом случае, будет отрицательной. По условиям механической прочности, ограничения потерь, нагрева и сохранения высокого КПД в генераторном режиме возможны значения абсолютных величин скольжения такого же порядка, как и в двигательном. Энергетическая диаграмма асинхронной машины в генераторном режиме представлена на рис. 6 б.

Асинхронная машина в генераторном режиме отдает активную мощность в сеть, преобразуя механическую энергию приводного двигателя в электрическую энергию питающей сети.

Реактивная мощность асинхронного генератора положительна .

Это означает, что как в режиме двигателя, так и в режиме генератора асинхронная машина потребляет реактивную мощность из питающей сети, что указывает на необходимость использования в этих случаях источника реактивной мощности (синхронные генераторы, компенсаторы, или конденсаторы).