Що таке механічна характеристика і який вигляд вона має у трифазного АД. Формула електромагнітного моменту.

Наибольшее значение для оценки свойств асинхронного двигателя имеет механическая характеристика, представляющая собой графическую зависимость частоты вращения ротора п ₂от вращающего момента М, т. е. п ₂ = f (M) или М = f (n ₂). Иногда эта зависимость выражается в виде M = f (s) или М = f (v), где v = п ₂/ п ₁ - относительная частота вращения. При этом

(4.45)

s = (n₁ - n₂ )/n₁ = 1 — v.

Использование понятий относительной частоты вращения и скольжения придает механической характеристике более общий характер. Для построения механической характеристики можно воспользоваться круговой диаграммой либо формулой

(4.46)

М = m₁U₁²R'₂ /ω₁ s[(R₁+ C₁ R'₂ /s)² + (X₁ + C₁ X'₂ )²],

получаемой из формулы

М = Δ Р_эл2 /(ω₁ s) = m₁ I₂²R'₂ /ω₁ s

путем подстановки значения тока I '₂ из схемы замещения (см. рис. 4.16,а):

I'₂ - U₁ /√(R₁+ C₁ R'₂ /s)² + (X₁ + C₁ X'₂ )²

Для машин мощностью более 10 кВт величина С 1 ≈ 1 и формула момента приобретают более простой вид:

(4.46a)

М = m₁ U₁²R'₂ /ω₁ s[(R₁+ R'₂ /s)² + (X₁ + X'₂ )²].

Задаваясь значениями s, при известных параметрах двигателя можно определить М и построить искомую механическую характеристику.

Механическая характеристика (рис. 4.21, а и б) имеет максимум момента при частоте вращения n ₂ ≈ (0,8 ÷ 0,9) n ₁; при частоте вращения n ₂ = n ₁ момент вращения М = 0, а при n ₂ = 0 пусковой момент составляет М _п = (0,3 ÷ 0,7) M _max.

Скольжение, при котором момент имеет максимальное значение (критическое скольжение), можно определить из (4.46), взяв производную от момента по скольжению dM/ds и приравняв ее нулю.

Решая уравнение относительно s, получаем критическое скольжение:

(4.47)

s_кр = ± C₁ R'₂ /√R₁² + (X₁ + C₁ X'₂)².

6.Як на вигляд механічної характеристики впливає:

· величина активного опору обмотки ротора;

· зміна величини підведеної до статора напруги?

 

М = m ₁ U ₁² R' ₂ /ω ₁ s[(R ₁ + C ₁ R' ₂ /s) ² + (X ₁ + C ₁ X' ₂ ) ² ],

При збільшенні активного опору величина моменту буде квадратично зменшуватись, а при збільшенні напруги прямо пропорційно збільшуватись.

7. Принцип регулювання швидкості АД за допомогою перемикання числа пар полюсів обмотки статора. Для яких АД цей спосіб застосовний?

Зміна швидкості перемиканням числа пар полюсів асинхронного двигуна дозволяє отримувати кілька (від 2 до 4) значень робочих швидкостей, тобто плавне регулювання швидкості і формування перехідних процесів при цьому способі неможливо.

Тому даний спосіб має певні області застосування, але не може розглядатися, як основа для побудови систем регульованого електроприводу.

4. Регулювання швидкості пекло зміною числа пар полюсів

Цей спосіб використовується для регулювання швидкості багатошвидкісних АД з короткозамкненим ротором. Можливість отримання штучних характеристик АД даними способом, і отже, регулювання його швидкості, безпосередньо випливає з виразу для кутової швидкості магнітного поля АД ω0

= 2 πf1 / p.

Зміна числа пар полюсів АД р проводиться за рахунок перемикань в обмотці статора, при цьому число пар полюсів короткозамкненого ротора змінюється автоматично. Так як кількість полюсів АД може бути рівним лише цілому числу - 1, 2, 3 і т. д., то отже, даний спосіб забезпечує тільки ступінчасте регулювання швидкості. Двигуни, що допускають регулювання швидкості цим способом, отримали назву багатошвидкісних. Зміна числа полюсів АД досягається, коли на статорі АД розташовуються дві (Або більше) не пов'язані один з одним обмотки, що мають різне число парполюсів р1 і р2. При підключенні до мережі однієї обмотки,

наприклад з p1 парами полюсів, АТ має синхронну швидкість Друга обмотка при цьому знеструмлена. Для отримання іншою швидкості відключається перша обмотка і підключається на мережу друга обмотка з р2 парами полюсів, при

цьому синхронна швидкість АД стане рівною і АТ буде мати вже іншу механічну характеристику.

Поряд з такими Ад, які отримали назва багатообмотувальних, широке поширення отримав інший тип багатошвидкісних АТ, у яких зміна числа пар полюсів обертового магнітного поля досягається за рахунок зміни схеми з'єднання статорної обмотки АТ. Для цього кожна фаза статора розділена на кілька однакових частин (найчастіше на дві частини) і має від них відповідне число виводів.

 

8.Переваги і недоліки способів регулювання швидкості АД:

· опором в колі ротора

· зміною напруги

· перемиканням числа пар полюсів

-Із збільшенням активного опору кола ротора зростає величина ковзання S, відповідна заданому значенню крутного моменту М (величина крутного моменту, що розвивається двигуном, дорівнює моменту опору на валу двигуна). Таким чином, вводячи додатково активний опір в ланцюг фазного ротора, ми збільшуємо ковзання S і, отже, знижуємо швидкість обертання ротора n. Такий спосіб регулювання застосуємо тільки для асинхронних двигунів з фазним ротором

-Этот способ вытекает из формулы:

M_кр ≡ U_ф²

ω₀ = 2πf / p

s_кр = r₂’ / (x₁+x₂’)

 

Для здійснення цього методу між мережею і статором електричного двигуна необхідно встановити спеціальний пристрій, що забезпечує регулювання напруги. Це може бути автотрансформатор, фазорегулятор.ротором.

 

- Зміна швидкості перемиканням числа пар полюсів асинхронного двигуна дозволяє отримувати кілька (від 2 до 4) значень робочих швидкостей, тобто плавне регулювання швидкості і формування перехідних процесів при цьому способі неможливо.Тому даний спосіб має певні області застосування, але не може розглядатися, як основа для побудови систем регульованого електроприводу.