Скольжение увеличивается

По мере увеличения скорости вращения ротора (скольжение уменьшается) реактивное сопротивление обмотки ротора уменьшается, а величина cosq>2 увеличивается, и при некотором (критическом) скольжении SKP вращающий момент будет максимальным, несмотря на некоторое уменьшение тока /2. Обычно ММ/МВ=К= = 1,8—2,5 и называется перегрузочной способностью двигателя. При дальнейшем увеличении скорости вращения ротора реактивное сопротивление %L2s становится намного меньше активного г2, им можно пренебречь и считать cos ф=1. Но так как E2s=E2s продолжает уменьшаться, то уменьшается и ток в обмотке ротора, а вместе с ним и вращающий момент. При номинальных оборотах двигатель имеет номинальное скольжение SH и номинальный вращающий момент, который при известных мощности и оборотах двигателя равен

Вследствие скольжения угол 6 непрерывно изменяется и в промежутки времени, когда 0<Св<1800, синхронный момент, суммируясь с асинхронным, ускоряет ротор, и скольжение уменьшается. При s=0 двигатель после некоторых качаний около синхронной скорости входит в синхронизм и продолжает работать как синхронный. Угол в при этом больше нуля и меньше 90°. В рабочем режиме ток и э. д. с. пусковой обмотки рав-ны нулю, равен нулю и ее асинхронный момент, поскольку ротор вращается с синхронной скоростью. Однако при изменении нагрузки, когда происходит изменение угла в и угла между осями .полей-в/р, пусковая клетка'оказы-

По мере разгона двигателя частота тока ротора уменьшается в десятки раз, так как скольжение уменьшается от единицы до сотых долей ее. Следовательно, индуктивное сопротивление ротора, пропорциональное частоте, также уменьшается и становится незначительным не только для пусковой, но и для рабочей обмотки. При этом ток ротора, распределяющийся между обеими его клетками обратно пропорционально их сопротивлениям, начинает протекать в основном в рабочей обмотке. Поэтому к концу пуска вращающий момент двигателя создается практически только рабочей обмоткой, чем и объясняется ее название; активное сопротивление ротора по окончании разгона становится в несколько раз меньше, чем при пуске. Таким образом, процесс пуска двухклеточного двигателя имеет сходство с процессом реостатного пуска двигателя с фазным ротором (см. 12-22), когда в начале пуска в ротор вводится добавочное активное сопротивление, а по мере разгона это сопротивление выводится.

При неподвижном роторе s=l. По мере увеличения скорости вращения скольжение уменьшается (s
По мере раскручивания ротора скольжение уменьшается, стремясь к нулю, ток в роторе также уменьшается и при синхронной частоте вращения становится равным нулю: s = 0, /2 = 0.

Под действием пускового момента ротор начинает раскручиваться, скольжение уменьшается, вращающий момент возрастает (см. 8.13), процесс, соответствующий неустойчивому режиму работы (участок от / до sopt), быстро заканчивается и переходит на учас-

Рассуждая по-предыдущему, мы видим, что при введении э. д. с. Ек согласно с основной э. д. с. E2s скорость двигателя увеличивается и скольжение уменьшается.

По мере разгона двигателя частота тока ротора уменьшается в десятки раз, так как скольжение уменьшается от единицы до сотых долей ее. Следовательно, индуктивное сопротивление ротора, пропорциональное частоте, также уменьшается и становится незначительным не только для пусковой, но и для рабочей обмотки. При этом ток ротора, распределяющийся ме-

Условия вхождения в синхронизм могут быть приближенно выявлены из следующих простых соотношений. Предположим, что вплоть до момента синхронизации на валу генератора действовал тормозящий избыточный момент (если генератор шел со скоростью выше синхронной). Благодаря этому моменту скольжение уменьшается.

Значение угла б Он, Дающего возможность втягивания в синхронизм, будет тем ближе к 180°, чем меньше момент турбины по отношению к максимальному синхронному. В пределе, при Мт « 0, ресинхронизация будет происходить при углах, весьма близких к 180°. При этом, как уже указывалось, чем ближе угол синхронизации к 180°, тем больше размах и период качаний, которые наступают после вхождения в синхронизм. Но так как после вхождения в синхронизм среднее скольжение уменьшается до нуля, то регулятор скорости турбины начинает увеличивать впуск энергоносителя, вследствие чего возрастает момент турбины. Это приводит к увеличению площадок ускорения и уменьшению площадок торможения в процессе качаний, в результате чего возможно выпадение из синхронизма в одном из последующих циклов качаний.

По мере разгона двигателя скольжение уменьшается от единицы до сотых долей и, следовательно, уменьшаются индуктивные сопротивления клеток ротора. При малом скольжении токи в роторе распределяются между стержнями внешней и внутренней клеток обратно пропорционально их сопротивлениям, проходя в основном во внутренней клетке. К концу пуска, когда двигатель достигает установившейся частоты вращения, вращающий момент двигателя создается практически только внутренней клеткой (поэтому она и называется рабочей). В двигателях с одной глубокопазной клеткой, в которой высота паза ротора во много раз больше ширины ( 12.17,6), в пазы помещают стержни, обычно медные. В момент пуска, когда частота в роторе наибольшая, индуктивность внутренней части сечения каждого стержня обмотки ротора больше, чем периферийных, и ток вытесняется в верхние части стержней. Происходит как бы уменьшение площади поперечного сечения проводника и увеличение активного сопротивления ротора, а значит, увеличивается пусковой момент и уменьшается пусковой ток. По мере разгона двигателя частота тока в цепи ротора уменьшается и ток распределяется по сечению проводника более равномерно.

Из (2.105) видно также, что максимальный момент асинхронной машины не зависит от активного сопротивления цепи обмотки ротора и не измзняет своей величины при любых скольжениях. Из (2.10ч) можно заключить, что в отличиэ от максимального момента критическое скольжение пропорционально активному сопротивлению цзг.и обмотки ротора, т.е. с увеличением Ку (например, включением реостата) критическое скольжение увеличивается. Таким образом, совместный анализ формул (2.10Ь) и (2.Ю4) показывает, что максимальный момент асинхронной машины при увеличении активного сопротивления в цепи обмотки ротора не изкэняэтся по величине, но сдвигается в сторону больших скольжений. С учетом этого на 2.1э показаны механические характеристики асинхронного двигателя при включении различных добавочньх активных сопротивяэний Ка в цэпь Обмотки ротора ( <ау ^*а» ^^54 )•

Например, при увеличении механической нагрузки на валу двигателя скольжение увеличивается, поэтому увеличиваются токи в обмотках ротора и статора, а магнитный поток не изменяется.

7. Влияние механической нагрузки на ток, потребляемый двигателем. С увеличением нагрузки на валу двигателя скорость вращения ротора уменьшается, а скольжение увеличивается. В связи с этим возрастает скорость пересечения витков обмотки ротора вращающимся магнитным полем, а, следовательно, увеличиваются индуктированная в роторе ЭДС ?2s и ток /2s. Так как результирующий магнитный поток Фм, создаваемый током статора и ротора, должен оставаться при этом неизменным, Фм = Ф,4-Ф2=соп51, то возрастание размагничивающего тока ротора /2s вызывает соответственно увеличение тока, потребляемого двигателем из сети. Таким образом, механическая перегрузка двигателя ведет к увеличению тока в обмотке ротора, обмотке статора и питающих двигатель проводах.

Динамическое равновесие, при котором угловая скорость ротора двигателя постоянна, определяется равенством тормозного механического и вращающего электромагнитного моментов. При увеличении механического момента (до значения Ммех2) уменьшается частота вращения ротора асинхронного двигателя (скольжение увеличивается ОТ SQI ДО S02).

Действующее значение ЭДС ?2 в фазе ротора зависит от скольжения. Чем больше скольжение, тем больше Е2. Скольжение увеличивается по мере торможения ротора. Если ротор затормозить полностью, то s = l, a ЭДС в его фазе ?2НОМ=4,44- 1 -50- 1- 1 -0,01 = 2,22 В.

режиме s=0,02—0,04. У крупных двигателей скольжение еще меньше (порядка 0,01). Следовательно, скорость вращения ротора асинхронных двигателей нормального исполнения близка к синхронной скорости вращения магнитного поля статора. При увеличении внешнего тормозного момента скольжение увеличивается, и скорость вращения асинхронной машины уменьшается. При уменьшении момента скорость вращения увеличивается и при исчезновении его становится весьма •близкой к синхронной скорости.

Если увеличить активное сопротивление цепи ротора от значения г2а до г2б, то характеристика момента переходит с кривой а на кривую б (см. XI.5). При этом скольжение двигателя, определяемое точкой пересечения характеристики момента с прямой статического момента Мсм, увеличится от sa до s6. При увеличении сопротивления цепи ротора до г за скольжение увеличивается до SB и т. д. Если Af=const, то при регулировании ток статора Га сохраняется приблизительно постоянным, поэтому уменьшение скорости вращения приводит к ухудшению условий охлаждения, вследствие чего при введении в цепь ротора добавочного сопротивления необходимо несколько уменьшать нагрузочный момент. Этим способом можно осуществлять плавную регулировку скорости вращения • нагруженного двигателя до 70% синхронной.

Действующее значение ЭДС Е2 в фазе ротора зависит от скольжения. Чем больше скольжение, тем больше Е2. Скольжение увеличивается по мере торможения ротора. Если ротор затормозить полностью, то s=l, a ЭДС в его фазе ?2пом = 4,44-1-50-1- 1-0,ОЬ=2,22 В.

Кривая M(s) разделена на два участка: О А и АВ. Участок от точки О до точки А соответствует устойчивым режимам работы асинхронного двигателя: с увеличением момента нагрузки частота вращения двигателя замедляется, скольжение увеличивается и, как видно из графика, возрастает вращающий момент. Новое положение равновесия достигается, когда вращающий момент становится равным тормозному. При этом двигатель устойчиво вращается с уменьшенной частотой.

Участок АВ соответствует неустойчивым режимам работы двигателя: с увеличением момента нагрузки скольжение увеличивается, вращающий момент

91. Проанализируйте формулу ig