3.1 Пуск двигателя и его реверс

Одним из способов снижения величин пусковых токов является переключение обмоток статора с рабочей схемы «треугольник» на пусковую схему «звезда». При соединении обмоток по схеме «звезда» напряжение фазы уменьшается в √3 раз, ток фазы - также в √3 раз, а линейный ток - в 3 раза. Вращающий момент на валу двигателя при этом уменьшается больше, чем в 3 раза, поскольку он пропорционален квадрату напряжения.

Реверс двигателя осуществляется путем изменения направления вращения магнитного поля машины изменением порядка чередования фаз АД

3.2 Рабочие характеристики ад с короткозамкнутым ротором

Рабочие характеристики АД - это зависимости частоты вращения n₂ (или скольжения s), момента на валу М₂, тока обмотки статора I₁, коэффициента полезного действия и коэффициента мощности cos от полезной мощности двигателя P₂ при постоянных значениях амплитуды и частоты питающего напряжения: U₁ = const, = const. Рабочие характеристики определяются экспериментальным, либо расчетным путем.

3.2.1 Частота вращения ротора

В двигательном режиме скольжение 0 < s < 1, однако для уменьшения потерь мощности в обмотке ротора скольжение при номинальном режиме обычно не превышает 0,02…0,06, поэтому при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной частоты вращения изменяется на (2…6)%. Скольжение s и частота вращения ротора связаны соотношением:

, (3.1)

где ω₁ - угловая частота вращения магнитного поля статора, с^-1;

ω₂ - угловая частота вращения ротора, с^-1.

3.2.2 Вращающий момент на валу ротора

Момент на валу ротора М₂ и мощность P₂ связаны соотношением:

, (3.2)

где .

3.2.3 Коэффициент полезного действия

Зависимость от полезной мощности носит тот же характер, что для трансформаторов и других типов электрических машин при Р₂ = 0, = 0. Максимум соответствует равенству переменных ( Р_Э1+ Р_Э2 - потери в обмотке статора и ротора) и постоянных ( Р_С и Р_мех - потери в стали и механические потери) потерь. Это равенство соответствует нагрузке (0,5…0,8) Р_2ном.

3.2.4 Коэффициент мощности

При переходе от режима холостого хода к режиму номинальной нагрузки cos возрастает от значения cosφ₁ =0,09…0,2 до некоторой максимальной величины. При дальнейшем росте нагрузки cosφ₁ падает. Рост cosφ₁ объясняется ростом активной составляющей тока статора, компенсирующей активную составляющую тока ротора I₂.

3.2.5 Потребляемая мощность

Потребляемая мощность растет с ростом нагрузки:

Р₁=P₂+ΔP_э1+ΔР_с+ΔР_э2+ΔР_мех+ΔР_доб, (3.3)

где ΔP_э1 - потери в обмотках статора, Вт;

ΔР_с - потери на перемагничивание и вихревые токи, Вт;

ΔР_э2 - потери в обмотках ротора, Вт;

ΔР_мех - механические потери (на трение в подшипниках и т.д), Вт;

ΔР_доб - добавочные потери, равны согласно нормам (0,005·Р₁), Вт.

3.3 Работа ад при обрыве одной из фаз

Если одна из фаз, например B на рисунке 3.1 оборвана, можно считать, что в этом случае на статоре АД расположена однофазная обмотка.

Однофазный ток I₁ статора создает пульсирующее магнитное поле, которое можно разложить на два поля, имеющих равную амплитуду и вращающихся в противоположные стороны, поэтому двигатель во вращение не придет. Однако, если ротор уже вращался в какую-либо сторону, то один из моментов, прямой или обратный, будет преобладать и если суммарный момент будет больше тормозного момента на валу, то двигатель достигнет определенной частоты вращения. Если обрыв фазы произошел в установившемся режиме и создаваемый момент вращения достаточен, то АД будет работать в однофазном режиме. При этом ток в фазах А и С резко увеличится. Действительно, мощность на валу в трехфазном режиме питания равна:

. (3.4)

В однофазном режиме эта мощность равна:

. (3.5)

Рисунок 3.1 Схема АД с короткозамкнутым ротором при обрыве одной фазы

При переходе с трехфазного в однофазный режим питания частота вращения практически не изменяется, а ток увеличивается в √3 раз. Однако, вследствие наличия обратного поля т.е. при неизменной нагрузке на валу ток в фазах статора увеличивается приблизительно вдвое, что является причиной выхода из строя двигателей при защите машин только предохранителями с плавкими вставками.