Естественная в искусственные механические характеристики электродвигателя в двигательном режиме
Аналитическое выражение механической характеристики асинхронного электродвигателя M=f(S) получается из рассмотрения схемы замещения.
Если отнести электромагнитный момент к его критическому значению в двигательном режиме, получим уточненное уравнение механической характеристики асинхронного электродвигателя:
,
(4.1)
где Мк – критический момент электродвигателя в двигательном режиме и выражается следующим уравнением:
,
(4.2)
где ω0 – синхронная частота; sк – критическое скольжение, определяется из уравнения:
;
где
.
При номинальном напряжении на клеммах статора электродвигателя и при отсутствии внешних сопротивлений в цепи ротора получим естественную механическую характеристику.
При введении добавочного сопротивления в цепь ротора при постоянстве приложенного напряжения изменяется величина критического скольжения, момент критический остается неизменным.
Для
расчета искусственных механических
характеристик при введении добавочного
сопротивления в цепь ротора в уравнение
(4.1)
вместо sк
нужно
подставить
,
где Rд – величина добавочного сопротивления, введенного в цепь ротора асинхронного электродвигателя.
Механические характеристики асинхронного электродвигателя для различных сопротивлений цепи ротора представлены на рисунке 4.1.
Для
получения механических характеристик
необходимо по заданной величине
скольжения определить скорость по
следующей зависимости:
.
Верхняя характеристика, соответствующая отсутствию добавочного сопротивления в цепи ротора – естественная, остальные – искусственные. При отсутствии добавочного сопротивления в цепи ротора, но при изменении напряжения, изменяется величина критического момента, согласно уравнению (4.2), величина критического скольжения остается неизменной.
Для расчета искусственных механических характеристик при изменении напряжения на клеммах статора электродвигателя в уравнение (4.1) вместо Мк нужно подставить:
,
где U1 – напряжение на обмотке статора, UН – номинальное напряжение сети.
Механические характеристики АД для случая изменения подведенного к статору напряжения представлены на рисунке 4.2.
Величина синхронной скорости при этом не изменяется, т.к. не зависит от напряжения.
Верхняя характеристика – естественная, остальные – искусственные.
Механические характеристики электродвигателя в
тормозных режимах
Торможение асинхронного электродвигателя может осуществляться в следующих режимах:
1. Генераторный режим с отдачей энергии в сеть (рекуперативное торможение).
2. Режим противовключения.
3. Режим электродинамического торможения.
Торможение с отдачей энергии в сеть
(рекуперативное торможение)
При отсутствии внешнего статистического момента на валу электродвигатель, подключенный к сети, будет вращаться со скоростью близкой к синхронной, потребляя энергию на покрытие потерь.
При отрицательном статистическом моменте нагрузки присоединенный к сети асинхронный электродвигатель будет вращаться со скоростью выше синхронной и работать в качестве асинхронного генератора с отдачей энергии в сеть, создавая при этом тормозной момент. Аналитическое выражение для уравнения механической характеристики данного режима работы имеет вид:
,
(4.4)
где:
;
(4.5)
;
(4.6)
При этом нужно помнить, что скольжение в данном режиме имеет отрицательное значение, т.е. расчетная формула для уравнения механической характеристики асинхронного электродвигателя при ведении в нее абсолютного значения скольжения примет вид:
(4.7)
Эквивалентная схема дает выражение для электромагнитного момента, поэтому сравнивать механические характеристики, полученные опытным и расчетным путем, нельзя.
Значение критического момента в генераторном режиме больше, чем в двигательном, за счет влияния падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора.
При номинальном напряжении и отсутствии внешних сопротивлений в цепи ротора получим естественную характеристику, при введении добавочного сопротивления получим искусственную характеристику, причем изменится только критическое скольжение, которое подсчитывается по выражению:
Механические характеристики для режима рекуперативного торможения представлены на рисунке 4.3. Нижняя характеристика - естественная, остальные - искусственные.