Механическую характеристику асинхронного

Определить ЭДС якоря при номинальном режиме работы, двигателя. Построить естественную механическую характеристику двигателя.

уравнению (9.24) производят в следующем порядке. Задаются током якоря /„; пользуясь естественной электромеханической характеристикой двигателя пе(1), по току 1 = 1, находят частоту вращения пе; по уравнению (9.24) подсчитывают частоту вращения ии, соответствующую току I,. Рассчитав характеристику пи(/„) и зная зависимость М (I) двигателя, нетрудно построить искусственную механическую характеристику пи(М).

Пример 9.2. Для двигателей примера 9.1 определить полное сопротивление пускового реостата г, если требуется получить начальный пусковой момент М„ = 2,5 Мном. Построить искусственную механическую характеристику двигателя .с сопротивлением г.

Построить естественную механическую характеристику «„(М). Определить сопротивление резистора г, который необходимо включить в цепь якоря, чтобы при моменте М = 50 Н-м получить частоту вращения и = 600 об/мин. Построить искусственную механическую характеристику и„(М), соответствующую сопротивлению г.

Решение. Естественную механическую характеристику пе(М) { 9.28,6) строим с помощью графиков пе(1) и М(1).

Пример 9.4. Определить, во сколько раз необходимо уменьшить магнитный поток двигателя примера 9.1, чтобы при моменте М = 45 Н • м получить частоту вращения пи = 1600 об/мин. Установить, не будет ли перегреваться двигатель при длительной работе с ослабленным потоком. Построить искусственную механическую характеристику, соответствующую ослабленному потоку.

Очевидно, при увеличении частоты вращения в генераторном режиме момент двигателя будет сначала возрастать (см. 9.35, в, характеристика 1), при некоторой частоте вращения достигнет наибольшего значения М,, а при дальнейшем увеличении частоты вращения будет уменьшаться. Ограниченное значение наибольшего момента М, затрудняет практическое использование генераторного режима смешанного возбуждения. Если при работе двигателя в генераторном режиме последовательную обмотку выключить, то двигатель будет иметь механическую характеристику 2, как у двигателя параллельного возбуждения.

Двигатели независимого и параллельного возбуждения имеют «жесткую» естественную механическую характеристику, вследствие чего их применяют, когда требуется незначительное изменение частоты вращения при изменении нагрузки. Следует заметить, что многие из указанных двигателей снабжаются дополнительно последовательной обмоткой возбуждения, небольшая МДС которой направлена встречно по отношению к основной обмотке возбуждения. Наличие такой обмотки приводи! к некоторому увеличению «жесткости» естественной механической характеристики.

Двигатели последовательного возбуждения имеют «мягкую» естественную механическую характеристику, которая в некоторых случаях (например, на кранах, на электротранспорте) оказывается наиболее подходящей: при перемещении легких грузов частота вращения двига-

Полученные значения Мтах и sKp подставляют в уравнение (10.57), задаются рядом значений s и подсчитывают соответствующий момент, а по формуле п = п0(1 — s) — частоту вращения [см. (10.23)]. Необходимо обратить внимание на то, что расчетное значение момента Мп при s= 1, который называется начальным пусковым моментом асинхронного короткозамкну-того двигателя, обычно меньше действительного значения М,'„ указанного в каталоге, и механическая характеристика в зоне s % 0,7 -f-0,9 имеет «провал», где Mmin < М'п ( 10.19,6). Причиной этого являются неточность расчетного уравнения и такие неучтенные явления, как, например, вытеснение тока ротора к поверхности проводника и влияние гармонических составляющих вращающегося магнитного поля двигателя. Практически расчетную механическую характеристику корректируют так, как изображено пунктирной линией на 10.19,6.

Разложив таким образом неподвижный в пространстве изменяющийся во времени по закону синуса магнитный поток Ф на два вращающихся в разные стороны с одинаковой угловой частотой потока, можно рассматривать однофазный двигатель как состоящий из двух трехфазных двигателей с одним валом. У одного из них поток Ф! вращается по часовой стрелке (прямое поле), у другого поток Ф2 вращается против часовой стрелки (обратное поле). Каждый из двигателей развивает момент, действующий в сторону вращения магнитного поля, и имеет механическую характеристику, как и двигатель трехфазного тока ( 10.40, в). Результирующий момент, создаваемый двигателем, будет равен сумме моментов:

В качестве конкретного примера применения уравнения движения JdQ/dt = M3 — Mc, входящего в математическую модель ЭМН, определим аналитически время разгона гз ротора при прямом подключении обмотки статора асинхронного двигателя небольшой мощности к источнику переменного тока, в частности с неизменным фазным напряжением С/ф = const. Расчет t3 представляет интерес для оценки быстродействия ЭМН при заряде. Будем пренебрегать моментом сопротивления, полагая в первом приближении МсжО. Такое допущение справедливо, например, при вращении ротора внутри вакууми-рованного объема в кожухе. Приближенно аппроксимируем механическую характеристику асинхронного двигателя, т. е. зависимость M3 = M3(s) электромагнитного момента Л/э от скольжения j = (Q0 —Q)/Q0, известной из [5.2, 5.3] упрощенной формулой (Клосса)

7. По измеренным и вычисленным значениям в единой системе координат построить рабочие характеристики, а в другой координатной системе — механическую характеристику асинхронного электродвигателя.

12.15. Для условий задачи 12.14 построить механическую характеристику асинхронного электродвигателя в пределах ее линейной части (в интервале скольжений от s = 0 до shp).

12.16. Построить механическую характеристику асинхронного электродвигателя с фазным ротором в двигательном и генераторном режимах работы. Номинальные данные двигателя: мощность на валу PjHOM = 75 кВт, линейное напряжение U\ ном = = 380 В, частота вращения ротора п2тм = 120 Об/мин, ЭДС ротора ?20 = /720 — 213 В, ток ротора /2,„,„ = 220 А, сопротивления обмоток статора и ротора: /?( = 0,04 Ом, Х.\ = 0,2 Ом, #2 == = 0,0216 Ом, X? — 0,!45 Ом, число пар полюсов двигателя р — = 4, частота питающего напряжения-/, = 50 Гц.

Механическую характеристику асинхронного двигателя рассчитывают по уравнениям: в двигательном режиме

Формула (2-21) представляет собой аналитическое выражение характеристики М = / (s). Посредством (2-21) можно построить механическую характеристику асинхронного электродвигателя со = / (М), учитывая соотношение между скольжением и угловой скоростью:

Механическую характеристику асинхронного, двигателя двойного питания можно получить на основе (4.20). При этом имеем

По известным из каталога значениям б, К, Р„ и пн с учетом формул (14.29) и (14.33) можно построить механическую характеристику асинхронного двигателя. Расчет получается особенно простым, если пренебречь активным сопротивлением обмотки статора. Это допущение, особенно для двигателей значительной мощности, где значение rt очень мало, не вносит заметной погрешности в расчет. Покажем путь решения этой задачи. Разделив почленно (14.29) на (14.33) и принимая г-^ = О, получаем

7. По измеренным и вычисленным значениям в единой системе координат построить рабочие характеристики, а в другой координатной системе — механическую характеристику асинхронного электродвигателя.

С помощью тарированной машины снимают механическую характеристику асинхронного двигателя и по ней определяют максимальный вращающий момент.

В тех случаях, когда неизвестны максимальный момент и критическое скольжение и возможно довольствоваться приближенными расчетами, следует принять естественную механическую характеристику асинхронного двигателя прямолинейной, проходящей через две известные точки: синхронной частоты вращения (М = 0, s = 0) и номинального скольжения (М — Мн, s = sa). Формула для такой характеристики получит вид:

Эти три формулы (3-71) — (3-73) дают возможность рассчитать механическую характеристику асинхронного двигателя, зная данные двигателя, кривую намагничивания, постоянный ток возбуждения и сопротивления добавочных резисторов в роторе.