Асинхронные двигатели
Выбери формат для чтения
Загружаем конспект в формате pdf
Это займет всего пару минут! А пока ты можешь прочитать работу в формате Word 👇
АСИНХОРННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Асинхронные
двигатели
являются
самыми
распространенными.
Преимущества перед другими двигателями (двигатели сравниваются одинаковыми
по мощности):
1) просты по конструкции
2) надёжны в работе
3) высокий кпд при номинальной нагрузке
4) дешевизна двигателей
5) выдерживают значительные перегрузки
6) не требуют сложных пусковых устройств
Недостатки:
1) низкий коэффициент мощности при номинальной нагрузке (на холостом
ходу cos 0 0,1...0,2 )
2) низкий кпд при малых нагрузках
3) малоудовлетворительные регулировочные характеристики
Название «асинхронный» обусловлено тем, что ротор машины вращается
асинхронно по отношению к магнитному полю машины. Асинхронные машины
малой мощности выполняются однофазными, что позволяет их использовать в
устройствах, питающихся от двухпроводной сети (бытовая техника).
Понятие частоты в теории электрических машин используется в двух
различных смыслах:
f1 , f 2 частота параметров, Гц;
n1 , n2 частота вращения магнитного поля машины и вала ротора, об/мин.
Устройство асинхронного двигателя
Конструкция асинхронной машины представлена двумя сердечниками:
неподвижным – статор и вращающимся – ротор; тремя неподвижными обмотками,
размещёнными на статоре, и четвёртой, размещённой на роторе.
Статор – это полый цилиндр, набранный из листов электротехнической
стали, покрытых изоляционным материалом. По внутренней поверхности статора
1
пазы, в которых размещается трехфазная обмотка, подключаемая к сети
трехфазного тока.
а)
б)
Рисунок 2.1 - Конструктивная
схема АД: 1 - статор, 2 – обмотка статора,
3 - воздушный зазор, 4 - ротор, 5 – обмотка
ротора, 6 - подшипники, 7 - щитки, 8 - вал,
9 - вентилятор, 10 - станина
Рисунок 2.2 - Устройство статора
(а) и ротора (б): 1- станина, 2 пакет статора и 3 - ротора, 4 - вал
Ротор – цилиндр, набранный из листов электротехнической стали.
Сердечник ротора насажен на вал, закреплённый в подшипниках. С внешней
стороны сердечника ротора пазы, в которых укладывается обмотка ротора.
Обмотка может быть аналогичной статорной, т.е. трехфазной. В этом случае
концы обмотки должны быть соединены звездой или треугольником (как правило –
звездой). 3 других вывода – свободные, их концы выведены на контактные кольца,
укреплённые на валу машины. АД с таким исполнением называется фазным или с
контактными кольцами. Другое исполнение обмотки ротора – «беличья клетка».
Выполняется такая обмотка в виде цилиндрической клетки из медных или
алюминиевых стержней, которые вставляются в пазы сердечника ротора. Концы
стержней замыкаются накоротко. Такая обмотка ротора может быть изготовлена
путём заливки пазов ротора расплавленным алюминием. АД с таким исполнением
обмотки ротора называется короткозамкнутым.
Принцип действия АД.
Принцип действия АД основан на использовании ВМП. Для его получения
необходимы 2 условия:
1. неподвижная система проводов, расположенных в пространстве по окружности;
2
2. токи, протекающие по проводам, должны быть сдвинуты по фазе относительно
друг друга.
Трехфазная обмотка статора подключена на напряжение сети, в результате по
обмоткам статора течет трехфазный ток. Протекая по виткам обмотки ток создает
намагничивающую силу, которая возбуждает в машине магнитное поле, которое
называется вращающимся. Это совокупность трех магнитных полей фаз обмотки.
Поле, пронизывая витки статорной обмотки наводит в ней ЭДС самоиндукции Е1,
пронизывая витки роторной обмотки, наводит в ней ЭДС взаимоиндукции Е2. В
результате по замкнутой обмотке ротора потечет ток. Взаимодействие тока ротора
с вращающимся МП вынуждает ротор повернуться в направлении вращения поля.
Магнитное поле в АД постоянно по величине и может быть оценено как
В рез В А В В ВС
В рез
3
Вm
2
Вектор результирующей магнитной индукции всегда перпендикулярен плоскости
той фазы, ток в которой максимален.
Число пар полюсов у асинхронного двигателя обозначается Р и будет равно
числу катушек в каждой фазе, т.е. имеет место равенство: Р=К.
Формула для определения частоты вращения магнитного поля статора будет
иметь вид:
n1 60
1 2
f1
, (об/мин);
р
f1 1
, (рад/сек).
р
р
Если частота питающей сети f1 =50 Гц, то можно получить стандартный ряд
скоростей магнитного поля:
р
n1, об/мин
1
2
3
4
5
6
3000
1500
1000
750
600
500
3
Частота n1 называется синхронной частотой вращения АД.
Частота n2 вращения вала ротора всегда меньше частоты вращения
магнитного поля машины:
n 2 n1 .
Если бы эти частоты равнялись, то поле не пересекало бы проводники ротора, не
было бы ЭДС взаимоиндукции, токов и вращающего момента. Т.о. ротор двигателя
принципиально не может вращаться синхронно с полем статора, т.е. они
вращаются асинхронно. Степень отставания вала ротора от скорости вращения
магнитного поля характеризуется величиной, называемой скольжением s.
s
n1 n2
100% ;
n1
n2 n1 (1 s) ,
где s – скольжение.
Определим в каких пределах изменяется скольжение АД. В начальный
момент пуска двигателя, когда его ротор ещё неподвижен ( n2 0) s 1 . А при
отсутствии механической нагрузки (на холостом ходу), когда n 2 n1 , s 0 . У АД:
0 s 1 . Скольжение при номинальной нагрузке: s 0,02 0,05 .
Зная, что n2 n1 (1 S ) и зная, что магнитное поле вращается относительно
ротора с частотой скольжения: n S n1 n2 , то можно определить частоту токов
ротора:
f2
Частота
p nS p(n1 n2 ) n1 p n1
S f1 S .
60
60
n1
60
f2
не
является
величиной
постоянной,
а
прямопропорционально скольжению. f 2 1 2 Гц.
Холостой ход двигателя при неподвижном роторе.
4
изменяется
При разомкнутой обмотке ротора в АД возникает режим холостого хода подобный
таковому для трансформатора. Покажем это схематично:
где все величины аналогичны таковым для трансформатора.
При этом первичной является обмотка статора, а вторичной – обмотка ротора.
Так как обмотка ротора разомкнута, то она участвует в электромагнитном процессе
( I 2 0, n2 0 ).
При этом действующие значения ЭДС:
E1 4,44 f1w1k об1Фот ;
E2 4,44 f1 w1k об 2Фот ;
E р1 I 0 X 1 ,
где
kоб1
и
k об 2 –
обмоточные
коэффициенты
соответствующих
обмоток,
учитывающие уменьшение ЭДС вследствие пространственного расположения
витков обмоток ( k об 0,96 0,98 ).
Учитывая, что ротор неподвижен, ВМП пересекает его также как и статор с
частотой n1 , а поэтому частота ЭДС в обмотке ротора будет равняться частоте ЭДС
статора:
f 2 f1 S f1 1 f1 .
()
Отношение действующего значения ЭДС статора и действующего значения ЭДС
неподвижного ротора называется коэффициентом трансформации ЭДС:
ne
E1 w1kоб1
.
E2 w2 kоб 2
()
Как и для трансформатора уравнение электрического состояния обмотки статора
имеет вид
5
U 1 E 1 I 0 R1 j I 0 x1 E 1 I 0 z1 ,
()
где z 1 R1 jx1 – комплексное сопротивление фазы обмотки статора.
При этом необходимо отметить, что у АД ток холостого хода I 0 имеет
больше значение, чем у трансформатора той же мощности и может составлять:
I 0 (0,3...0,4) I1ном ,
где I1ном – номинальный ток обмотки статора.
Объясняется это тем, что основной магнитный поток Ф0 дважды пересекает
воздушный зазор, имеющий большое магнитное сопротивление. Поэтому для его
создания требуется большая, чем в трансформаторе намагничивающая сила.
Рабочий режим (РР) асинхронного двигателя.
В РР в фазах обмотки статора протекают токи I1, образующие ВМП. Большая
часть этого поля (поток) сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой
ротора и называется основным потоком обмотки статора – Ф1. Меньшая часть
обмотки поля статора сцепляется только с витками обмотки статора и образует
поток рассеивания Ф р1 статора. Токи ротора I 2 создают свое магнитное поле, часть
которого сцепляется с обеими обмотками и образует основной поток ротора – Ф2.
Поток рассеивания Ф р 2 обмотки ротора сцепляется только с витками этой обмотки.
Поток
Ф2
направлен встречно потоку Ф1 , т.е. оказывает на него
размагничивающее воздействие. При этом потоки Ф1 и Ф2 вращаются в
пространстве (относительно неподвижного статора) с одинаковой частотой n1 , а
значит, неподвижны относительно друг друга. Действительно, ток ротора,
изменяющийся с частотой f 2 , создает поток Ф2 , который вращается относительно
ротора с частотой n22 в ту же сторону, что и сам ротор, т.е.
n22
60 f 2 60 f1
S n1S n1 n2 .
p
p
6
Тогда частота вращений потока ротора Ф2 относительно статора равна
сумме частот вращения ротора n 2 и поля ротора n22 относительно ротора, т.е.
n21 n2 n22 n2 (n1 n2 ) n1
Т.о., независимо от частоты n 2 вращения ротора, его поле (поток Ф2 ) всегда
вращается синхронно с полем статора (поток Ф1 ). Складываясь, эти потоки
образуют основной
магнитный
поток
Ф
двигателя,
который,
как и
в
трансформаторе, при изменении нагрузки двигателя от 0 до номинальной
практически
остается
неизменным и
примерно
равным
потоку
Ф0
х.х.
асинхронного двигателя, т.е. снова приходим к уравнению магнитного состояния
Фт Ф1т Ф2т Ф0т .
(1)
Основной поток, вращаясь в пространстве, наводит в обмотках статора и ротора
переменные ЭДС, действующие значения которых определяются:
E1 4,44 f1 w1k об1Фт ,
E2 S 4,44 f 2 w2 k об 2Фт ,
(2)
где E 2 S – ЭДС фазы вращения ротора. На его вращение указывает значок S в
обозначении индекса.Эта ЭДС так же как и ее чакстота f 2 , зависит от скольжения
S ротора. В этом можно убедиться подставив во второе из выражений (2)
выражение частоты: f 2 f1 S . Тогда
E2 S 4,44 f1w2 kоб 2Фт S E2 S ,
(3)
где E 2 – ЭДС неподвижного ротора (см. 4)
Потоки Ф р1 и Ф р 2 наводят ЭДС рассеивания E р1 и E р 2 S , которые
противоположны соответствующим токам I 1 и I 2 , т.е.
E р1 jI1 x1 ,
E р 2 S jI2 xxS ,
(4)
7
где x1 2f1 L p1 , x2 S 2f 2 L p 2 – индуктивное сопротивление рассеивания
обмотки статора и вращающегося ротора; L p1 , L p 2 – индуктивности рассеивания
обмоток.
Т.к. частота f 2 f1 S , то
x2 S 2f1 L p 2 S x2 S ,
(5)
где x 2 – индуктивное сопротивление неподвижного ротора
Уравнение электрического состояния фазы обмотки статора по аналогии с
трансформатором.
U 1 E 1 I 1 R1 j I 1 x1
Для фазы обмотки короткозамкнутого ротора ( U 2 0 ), будем иметь
уравнение:
0 E 2 S j I 2 x2 S I 2 R или поделив на S , получим
0 E 2 j I 2 x2
E2
I 2R
,
S
I 2R
j I 2 x2 .
S
(6)
Уравнению (6) соответствует схема замещения фазы цепи обмотки ротора (рис. 1).
E2
X2
R2 S
I2
Из уравнения (1) следует уравнение равенства МДС двигателя
F 0 ò F 1ò F 2 ò ,
(7)
из которого может быть получено уравнение токов двигателя:
8
I 1 I 0 I 2 ,
где I 2 I 2
(8)
1
– приведенное значение тока ротора;
ni
ni – коэффициент трансформации тока.
Из (8) следует то, что ток статора I 1 содержит две составляющие:
составляющую I 0 = току х.х. и независимую от нагрузки двигателя, т.е. I 0 const
при U 1 const ; I 2 I k – составляющая, равная компенсационному току I k ,
который выполняет ту же роль, что и в трансформаторе. и определяется нагрузкой
на валу двигателя. Таким образом, любое изменение механической нагрузки
двигателя сопровождается соответствующим изменением тока ротора I 2 , а,
следовательно, и тока статора I 1 за счет его составляющей I 2 .
Энергетические процессы в двигателе
Преобразование активной мощности в двигателе связано с потерями. Эти потери
делятся на электрические, магнитные и механические. На рисунке показана
энергетическая диаграмма двигателя.
Pэ1
Pм1
P2
Pмех
Pэм
P1
Pэ 2
Pмех
Активная мощность потребляется из сети:
P1 3U1 I1 cos1 ,
cos 1 – коэффициент мощности двигателя.
Часть этой мощности теряется на нагрев обмотки статора:
9
Pý1 3I 12 R1
Другая часть мощности расходуется на магнитные потери в середине статора:
Pì 1 3I 02 R0
Оставшаяся мощность с помощью основного магнитного потока передается из
статора в ротор и представляет собой электромагнитную мощность:
Pýì P1 Pý1 Pì 1 или с учетом схемы замещения
2
Pэм m2 I 22 R2 S 3I 2 R2 S ,
(10)
где R2 ne ni R2 – приведенное активное сопротивление ротора.
При этом будем считать, что при любых напряжениях независимо от скольжения
активное сопротивление ротора неизменно.
Часть электромагнитной мощности расходуется на нагрев обмотки ротора:
2
Pэ 2 m2 I 22 R2 3I 2 R2 или с учетом (10)
Pэ 2 SPэм ,
(11)
т.е. мощность электрических потерь в роторе пропорциональна скольжению.
Поэтому работа двигателя более экономна при малых скольжениях.
Магнитные потери в сердечнике ротора малы из-за небольшой частоты тока
ротора. ( f 2 1...2,5 Гц ), поэтому их не учитывают.
Полная механическая мощность
Pмех Pэм Pэ 2 Pэм SPэм Pэм (1 S ) ,
(12)
Мощность P2 , называемая полезной или выходной меньше мощности Pìåõ на
значение механических потерь Pìåõ в роторе, вызванных трением его вала в
подшипниках и сопротивлением воздуха:
P2 Pмех Pмех , кВт ,
(13)
поэтому уравнение баланса активной мощности имеет вид:
P1 P2 P P2 Pэ1 Pэ 2 Pм1 Pмех ,
10
P2 P1 P
P 1.
1
P1
P1
P1
Электромагнитные моменты двигателя
Уравнение (13) может быть записано в виде:
Pмех P2 Pмех
Поделив его правую и левую части на угловую скорость вращения ротора Ω 2
получим соответствующее уравнение моментов.
М М2 М0 ,
где М
М2
Pмех
– электромагнитный момент двигателя;
2
P2
– составляющая электромагнитного момента, уравновешивающая
2
внешний тормозящий момент М Т , создаваемый рабочим механизмом, т.е.
М 2 М Т . Соответственно М 2 называется вращающим моментом.
М0
Pмех
– составляющая электромагнитного момента, уравновешивающая
2
внутренний тормозной момент М Т 0 , создаваемый силами сопротивления
воздуха, а также силами трения вала ротора в подшипниках, т.е. М 0 М Т 0
Так как момент М Т 0 почти не зависит от механической нагрузки, то М 0 часто
называют моментом х.х.
В установившемся режиме работы, когда n2 const , справедливо равенство
моментов
М М СТ ,
М СТ М ТО М Т ,
где М СТ – момент статического сопротивления.
11
Электромагнитный момент создается в результате взаимодействия тока ротора
I 2 с вращающимся магнитным полем и с учетом (12) может быть определен по
формуле:
М
2f1
Pмех Pэм 1 S Pэм
, а 1
,
2
1 1 S 1
p
где p – число пар полюсов.
М
pPэм
,
2f1
(14)
Электромагнитная мощность, согласно схеме замещения
Pýì m2 E2 I 2 cos 2
(15)
Подставляя (15) в (14) после преобразования получим
М cтФт I 2 cos 2
(16)
где cò – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя.
2 – угол сдвига фаз между ЭДС и током ротора.
Произведение I 2 cos 2 I 2 àêò в уравнении (16) есть активная составляющая тока
ротора, совпадающая по фазе с ЭДС ротора.
Таким образом, электромагнитный момент двигателя пропорционален
магнитному потоку и активной составляющей тока ротора (а не самому току
ротора).
Для практических расчетов, помимо формулы (16) используется другая формула
электромагнитного момента:
Ì
3U12 R2
2
2
1 R1 R2 S x1 x2 S
(19)
Из (19) следует, что значение электромагнитного момента пропорционально
квадрату U12 напряжению сети, т.е. АД чувствителен к изменению этого
напряжения. Например: при снижении U 1 на 10% электромагнитный момент
12
уменьшается на 19% ( 1 0,92 0,19 ) и может оказаться недостаточным для
приведения в движение рабочего механизма.
Механическая характеристика АД.
Важное
значение
для
оценки
свойств
АД
имеет
механическая
характеристика, которая представляет собой зависимость:
M f (S ) или M f ( n2 ) .
Для построения механической характеристики используется выражение (19),
в котором все величины, кроме скольжения, считаются постоянными.
n
Или же используя формулу Клосса:
M
2М К
,
S KP
S
S KP
S
МК и SKP берутся из справочных данных конкретного двигателя.
Анализ механической характеристики показывает, что при включении АД в
сеть, пока ротор ещё неподвижен (S = 1), в нём создается начальный пусковой
момент (точка n на характеристике). Если мы подставим S = 1 в (19), то получим:
M ïóñê U12 .
13
Под действием пускового момента ротор начинает вращаться, а скольжение
уменьшается:
S
n1 n2
,
n1
а электромагнитный момент увеличивается.
При скольжении, называемом критическим, момент достигает своего
максимального значения. Для определения критического скольжения нужно взять
производную формулы (19) и приравнять её к нулю:
dM
0.
dS
В результате получаем:
R2'
S KP
R12 ( X 1 X 2' ) 2
0,1...0,2 .
(20)
Подставляя (20) в (19), после преобразования получим формулу, по которой можно
определить максимальный момент:
Ì
max
3U 12
21[ R1 R12 ( X 1 X 2' ) 2 ]
Из (21) следует, что Ì
max
.
(21)
не зависит от R 2' . В то же время, согласно выражению
(20), это сопротивление оказывает влияние на критическое скольжение, при
котором АД развивает максимальный момент. После достижения моментом
максимального значения частота вращения
n2
продолжает увеличиваться,
скольжение продолжает уменьшаться, а момент начинает уменьшаться и
происходит это до тех пор, пока электромагнитный момент не станет равен сумме
противодействующих моментов:
М М 0 М 2 М 0Т М Т М СТ .
Т.о. точка А делит механическую характеристику на 2 участка: ОА и Аn.
14
Под устойчивой работой АД понимается его способность самостоятельно
восстанавливать равновесие моментов и соответствующую частоту вращения
ротора при изменении нагрузки двигателя. Устойчивая работа АД возможна только
на участке ОА, т.е. при S S KP . Дело в том, что на этом участке любые изменения
нагрузочного момента МT приводят к изменению n 2 , аналогично изменяется
электромагнитный момент МT ( S ).
dM
0 ; 0 S S KP .
dS
Работа АД становится неустойчивой при скольжении S S KP (точка А
неустойчивая). Это участок Аn. При Мmax и S KP наступает предел устойчивой
работы двигателя, а значит устойчивыми условиями работы двигателя являются:
М М max ; S S KP .
При их выполнении двигатель должен работать устойчиво не только при
номинальной нагрузке, но и будет способен выдержать некоторые перегрузки.
Рабочие характеристики АД.
Для
исследования
АД
и
выявления
его
свойств
служат
характеристики:
1. скоростная характеристика: n2 f ( P2 ) или s f ( P2 ) ;
2. моментная характеристика: M f ( P2 ) ;
3. I 1 f ( P2 ) ;
4. cos f ( P2 ) ;
5. f ( P2 ) ;
6. P1 f ( P2 ) .
Характеристики снимаются при условии: U 1 const , f1 const .
1. Скоростная характеристика: n2 f ( P2 ) , s f ( P2 )
При увеличении полезной мощности растёт электромагнитный момент:
15
рабочие
М
Pмех P2 Pэ2 Р мех
.
1
1
Из характеристики M f (S ) видно, что увеличение момента сопровождается
увеличением скольжения, а следовательно уменьшением скорости вращения вала
ротора n 2 . При номинальной нагрузке скольжение S не велико – 2%, а значит и n 2
изменяется незначительно. Поэтому скоростная характеристика представляет
собой кривую, слабо наклонённую к оси абсцисс.
2. Моментная характеристика: M f ( P2 )
Так как частота вращения
n2
изменяется незначительно, то моментная
характеристика оказывается близкой к линейной и определяется по формуле:
М2
P2
P2
P
60 Р2
9,55 2 .
2 2 n2 /60 2 n2
n2
Так как при увеличении P2
n 2 несколько снижается, то Ì
2
возрастает быстрее
чем P2 . Всвязи с этим моментная характеристика имеет выпуклость вниз.
16
3. Зависимость коэффициента мощности и тока статора от выходной
мощности: cos f ( P2 ) и I 1 f ( P2 )
При холостом ходе, когда P2 = 0, S тоже ≈ 0, а ток ротора I 2 также ≈ 0
I2
E2 S
.
R2 jX 2 S
P2 = 0, S ≈ 0, I 2 ≈ 0.
z2
x2
2
R2 S
Ток I 2 является практически активным, так как угол сдвига:
2 arctg
X 2S
0;
R
cos 2 1 ;
I 2 a I 2 cos 2 I 2 .
I 1 I 0 I 2' ;
I1 I 0 .
17
Ток статора наоборот будет практически реактивным. Поэтому коэффициент
мощности при холостом ходе мал и составляет: cos 0 0,1...0,3 .
При увеличении P2 растёт ток ротора, т.е. растёт его размагничивающее действие
на магнитный поток, что в свою очередь вызывает увеличение тока статора. При
этом ток статора будет определяться в большей степени активной составляющей
тока ротора. Поэтому угол 1 будет уменьшаться по сравнению с 0 (х.х.): 1 0 .
А cos 1 будет увеличиваться: cos 1 cos 0 .
У
современных
двигателей
максимальный
коэффициент
мощности
cos 0,8...0,9 . Своего максимального значения cos достигает при нагрузке
близкой к номинальной. Дальнейшее увеличение P2 приводит к уменьшению cos
. Это объясняется сильным увеличением реактивного сопротивления обмотки
ротора, т.е. за счёт увеличения скольжения. А во-вторых, из-за увеличения
реактивной составляющей тока ротора:
X 2S X 2 S ;
I 2 p I 2 sin 2 .
И теперь ток статора будет определяться реактивной составляющей тока ротора,
которая по своему значению превышает активную составляющую: I 2 p I 2 à . И
поэтому следующее значение cos (после Рном) будет меньше:
cos 2 cos 1 .
18
4. Зависимость потребляемой мощности от полезной: P1 f ( P2 )
При холостом ходе двигатель потребляет из сети активную мощность P0 , которая
полностью идет на покрытие потерь мощности в двигателе.
PЭ 2 I 22 R 0 ;
P1 P2 P .
Поэтому при возрастании нагрузки, т.е. при увеличении P2 , потребляемая активная
мощность растёт несколько быстрее, чем P2 за счёт увеличения потерь.
5. Зависимость КПД от выходной мощности: f ( P2 )
Исходя из энергетической диаграммы суммарные потери мощности определяются:
P P
Э1
PЭ 2 PМ 1 P мех 3I12 R1 3( I 2' ) 2 R2' 3I 02 R0 Pмех .
Потери называются переменными, т.к. они изменяются с изменением тока
ротора, а значит, зависят от нагрузки:
19
Pvar PЭ1 РЭ 2 3I 12 R1 3( I 2' ) 2 R2' .
Постоянные потери не зависят от нагрузки:
Pconst PМ1 Рмех .
Зная, что коэффициент загрузки
I 2'
так как
E2'
2
R2'
( X 2' ) 2
s
прямопропорционален
E2' s
E2'
,
s
ном
R2'
R2'
X
R2'
X 2' , то
s
P2
М2
s
2 , ток ротора:
М ном sном
Píîì
' 2
2
можно пренебречь. Находим, что ток ротора
коэффициенту
загрузки.
Следовательно,
переменные
потери:
Pvar 2 Рvar ном .
Рvar ном это переменные потери при номинальной нагрузке, когда I 2' I 2' ном и по
аналогии с трансформатором можно записать выражение для определения КПД:
Pном
P2
P2
.
P1 P2 P Pном Pconst 2 Pvar ном
КПД максимален при равенстве постоянных и переменных потерь: Pconst Pvar .
Пуск асинхронного двигателя.
Для оценки свойств АД важное значение имеют пусковые характеристики, к
числу которых относятся:
1. пусковой ток (или кратность пускового тока):
I1п ; (I1п / I1ном),
I1ном – номинальный ток статора.
2. начальный пусковой момент (или кратность пускового момента):
20
Мп; (Мп / Мном).
3. сложность пусковой операции.
4. продолжительность и плавность процесса пуска.
5. экономичность пусковой операции, которая оценивается стоимостью и
надёжностью пусковой аппаратуры, а также потерями энергии в ней.
При пуске АД должны выполняться 2 основных условия:
1. пусковой момент должен быть больше момента статического на валу,
иначе двигатель не сможет провернуть вал. Чем больше разность, тем
быстрее проходит момент пуска: Мп > Мст .
2. Пусковой ток статора по возможности должен быть не большим.
Большой пусковой ток, протекая по электрической сети, вызовет в ней
большие потери напряжения.
Улучшить пусковые свойства АД, т.е. одновременно увеличить пусковой
момент и уменьшить пусковой ток, можно за счёт увеличения на период пуска
сопротивления цепи ротора R 2' .
21