- •Механические характеристики ад в различных режимах
- •Устойчивость ад
- •Понятие естественной и искусственной механических характеристик ад
- •Расчет и построение естественных и искусственных механической характеристики ад
- •В частности для номинального режима уравнение (7) принимает вид
- •Расчет и построение естественной механической характеристики ад по паспортным данным
- •Расчет и построение искусственных механических характеристик ад
- •Пуск ад. Механические характеристики ад при пуске
- •Реостатный пуск ад с фазным ротором
- •Графический метод расчета ступеней пусковых реостатов
- •При нормальном пуске принимаем момент переключения
- •Аналитический расчет ступеней пусковых реостатов
- •Тормозные режимы ад. Механические характеристики ад в тормозных режимах
- •Рекуперативное торможение
- •Торможение противовключением
- •Динамическое торможение
3 Асинхронные двигатели (АД)
В настоящее время асинхронные двигатели являются наиболее широким классом электродвигателей, применяемых в промышленных электроприводах, по причине их неоспоримых преимуществ перед другими типами двигателей, а именно: простота, надежность низкая стоимость, высокие массогабаритные показатели, а также возможность непосредственного подключения к трехфазной линии электропередачи.
В настоящее время разрабатываются новые модели асинхронных двигателей, как общепромышленного назначения, так и специального, в частности, асинхронные двигатели, предназначенные для применения в частотно-регулируемых электроприводах.
Механические характеристики ад в различных режимах
Для того чтобы получить уравнение механической характеристики АД, рассмотрим физические процессы, происходящие в двигателе. Асинхронный двигатель представляет собой совокупность электрической, электромагнитной и механической систем. Для анализа процессов, воспользуемся простейшей электрической моделью АД, которая носит название схема замещения (рис. 1.1). Электрическая схема замещения представляет собой наиболее простую и удобную модель двигателя, в которой электромагнитная связь между статором и ротором заменена электрической. Кроме того, параметры обмотки ротора приведены к напряжению, питающему статор, а также учитывается механическая нагрузка на валу двигателя.
X1 R1 X׀2
I1 I׀2
X0
U1Ф R׀2/S
I0 R׀2
R0 U׀2
Рисунок 3.1 - Т-образная схема замещения АД, представленная для одной фазы. U1Ф – напряжение фазы обмотки статора; I1 – ток фазы обмотки статора; R1, X1 – соответственно активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки статора; I׀2 – приведенный ток ротора; R׀2/S – приведенное активное сопротивление обмотки ротора с учетом механической нагрузки на валу двигателя; X׀2 – приведенное индуктивное сопротивление обмотки ротора; I0 – ток ветви намагничивания (ток ХХ); R0, X0 – соответственно активное и индуктивное сопротивления ветви намагничивания.
В дальнейшем при анализе процессов, происходящих в этой схеме, током ветви намагничивания будем пренебрегать.
Если пренебречь потерями мощности в АД, то тогда электромагнитную мощность можно считать равной механической мощности
Или
Решив это уравнение относительно момента, получим
(1)
При условии, что током I0 пренебрегаем, получим I׀2= I1. Тогда величину тока I׀2 можно определить через параметры схемы замещения
где ZДВ. - полное сопротивление схемы замещения
Тогда
Полученное значение тока I׀2, подставим в (1)
(2)
Уравнение (2) представляет собой зависимость электромагнитного момента АД от скольжения, выраженную через параметры схемы замещения.
Если в уравнение (2) подставить значение скольжения в пределах S=-1÷1 и совместно с этим уравнением при тех же значениях скольжения решить уравнение
(3)
то получим характеристики в координатах М=f(S) и ω=f(М) – механические характеристики АД (рис. 1.2).
М, Н·м ω, рад/с
MK ДР ГР
ДР
MП ω0
- S -1 SКР. 1 S
-МК МП МК М, Н·м
ГР
-МК
Рисунок 3.2 – Механические характеристики АД. MK – максимальный или критический момент; МП – пусковой момент; ω0 – угловая скорость идеализированного ХХ (скорость ВМП).
Части характеристик, выражающие зависимость М(S) и ω(М) в области скольжений , описывают двигательный режим (ДР) в АД. Части характеристик при изменении скольжения описывают генераторный режим (ГР) в АД.
Определим параметры точки экстремума. Для этого нужно продифференцировать уравнение (2), затем приравнять его к нулю и решить относительно критического скольжения
(4)
где знак «+» означает ДР, знак «-» - ГР.
Подставив в уравнение (2) критическое скольжение из уравнения (4), найдем МК
(5)
Кроме того, подставив в уравнение (2) значение скольжения, равное единице, получим пусковой момент МП
(6)
Проанализировав уравнения (2), (4), (5) и (6), можно сделать следующие выводы:
Моменты АД пропорциональны квадрату питающего напряжения;
Критическое скольжение пропорционально активному сопротивлению ротора;
Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора;
Пусковой момент пропорционален активному сопротивлению ротора и квадрату питающего напряжения.