Главная Движение носителей электрических зарядов



рость двигателя со была постоянной, то зависимость М = /(Р2) была бы линейной. Однако частота вращения двигателя с увеличением нагрузки немного уменьшается, поэтому зависимость М = f (Р2) немного отклоняется вверх.

Ток статора I, согласно (12.27), равен сумме приведенного тока ротора и тока холостого хода. Зависимость тока статора Ii = f (Pz) обусловлена соотношением между намагничивающим (реактивным) током и активным током двигателя при гоменении нагрузки. Реактивная составляющая тока статора определяется в основном током холостого хода, последний же составляет 20-40% от номинального тока и незначительно меняется с изменением нагрузки. Активная составляющая тока статора пропорциональна полезной мощности двигателя. Поэтому зависимость li = f (Р2) в диапазоне рабочих нагрузок достаточно близка к линейной.

На рис. 12.15 показана типичная зависимость со5ф1 от нагрузки двигателя, при этом наибольшее его значение (0,8 - 0,9) получается при нагрузках, близких к номинальной. На холостом ходу асинхронный двигатель потребляет почти чисто реактивный ток, идущий на создание основного магнитного потока, поэтому при холостом ходе угол сдвига фаз ф1 близок к л/2 и со8ф1 соответственно очень мал (обычно не превышает 0,2). При увеличении нагрузки (особенно до значений, близких к номинальным) возрастает активная составляющая тока, реактивная составляющая тока при этом изменяется мало, так как основной магнитный поток двигателя практически постоянен. Следовательно, при увеличении нагрузки двигателя угол ф1 уменьшается, а со8ф1 соответственно увеличивается. При нагрузке выше номинальной значительно увеличиваются магнитные потоки рассеяния, вследствие чего реактивная составляющая тока возрастает, тем самым вызывая увеличение угла ф1 и уменьшение со8ф1.

Так как асинхронные двигатели наиболее распространены и являются основными потребителями электроэнергии в промьппленности, то при недогрузке они могут сильно снижать со8ф энергетических систем, поэтому необходимо, чтобы двигатель при работе был достаточно нагружен.

В целом асинхронные двигатели, особенно малой мощности, имеют сравнительно низкий со8ф1, что является одним из их недостатков.

Магнитный поток асинхронного двигателя пропорционален напряжению, приложенному к обмотке статора. Намагничивающий ток, возбуждающий в двигателе магнитный поток заданного значения, будет тем меньше, чем меньше магнитное сопротивление пути прохождения потока. Наибольшую часть этого магнитного сопротивления в двигателях составляет воздушный зазор между статором и ротором. Следовательно, чем меньше воздушный зазор у двигателя, тем меньше магнитное сопротивление прохождению потока и тем меньший требуется намагничивающий ток для создания заданного потока. Таким образом, двигатели с наименьшим воздушным зазором имеют меньший намагничивающий ток и наибольший со8ф. С ростом номинальной мощности двигателей размеры их воздушных зазоров растут медленнее,



чем мощность, поэтому с увеличением мощности двигателей повышается их С08ф.

Зависимость к. п. д. асинхронного двигателя от полезной мощности Р2, представленная на рис. 12.15, имеет такой же характер, как и для трансформаторов или большинства электрических машин. Мощность Р2, представляя собой механическую мощность, отдаваемую двигателем, отличается от подводимой к нему мощности Pj на значение потерь Ар, которые подразделяются на постоянные Арпост. не зависящие от нагрузки двигателя, и переменные Арпер, которые зависят от нагрузки: Ар = Ар„„ + Ар„ер.

К постоянным потерям относятся потери в стали на гистерезис и вихревые токи Ар и механические потери Ар„ которые при изменении нагрузки остаются постоянными, такими же, как при холостом ходе: Ар„о„ = Ар, + Ар,.

Переменными потерями являются электрические потери Ар, в обмотках статора и ротора (Ар, = mjlr 4- mzllrz), электрические потери в щеточном контакте Арщ э (в двигателях с фазным ротором), которые изменяются пропорционально току, и добавочные потери АРдоб, изменяющиеся пропорционально квадрату тока нагрузки. Следует отметить, что добавочные потери возникают вследствие изменения относительного положения зубцов ротора и статора при вращении ротора, что приводит к изменению магнитного сопротивления и пульсации магнитного потока. Для снижения этих потерь может служить, например, скос пазов ротора относительно направления пазов статора. Итак,

Л = Р2/Р1 = Pl/iPz + АРпоет + АРпер). (12.42)

К. п. д. по мере возрастания нафузки изменяется от нуля при холостом ходе (Рг = 0) до максимального значения, когда пфеменные потери равны постоянным. При дальнейшем увеличении нагрузки рост к. п. д. прекращается и его значение начинает уменьшаться.

Максимальный к. п. д. в двигателях федней и большей мощностей имеет место примерно при нагрузках 60-85% от номинальной, что учитывают при выборе двигателя для привода исполнительного механизма. С увеличением номинальной мощности двигателей их к. п. д. возрастает, так как при этом относительные суммарные потфи уменьшаются.

§ 12,9. Пуск aCKHxpoesibix даигателей

При подключении к сети обмотки статора двигатель трогается с места, а затем разгоняется до установившейся частоты вращения. При пуске, т. е. трогании с места, асинхронный двигатель должен развивать такой пусковой момент М„, который превышал бы момент сопротивления кафузки, так как в противном случае двигатель под нагрузкой не сможет запуститься. Пусковые свойства асинхронного двигателя определяются в основном конструкцией его ротора и характеризуются значениями пусковых тока /„ и момента М„. В каталогах для



каждого двигателя указывают кратность пускового тока (/„Дн) и кратность пускового момента {М„/М.

В момент пуска (и = О, s = 1), когда двигатель находится в режиме, аналогичном короткому замыканию трансформатора, ток достигает наибольшего значения. Пусковой ток в асинхронных двигателях может превышать номинальный в 5-7 раз, что неблагоприятно влияет на двигатель, перегревая его обмотку, а в случае ограниченной мощности сети, к которой подключен двигатель, ведет к заметному снижению напряжения в сети, что, в свою очередь, может отрицательно повлиять на работу других потребителей. Следовательно, в некоторых случаях, в частности для двигателей большой мощности, необходимо предпринимать определенные меры к снижению пускового тока. В тех случаях, когда статический тормозной момент М„ превышает пусковой, двигатель под нагрузкой без дополнительных мероприятий не запустится. Следовательно, необходимо увеличить пусковой момент. Для увеличения вращающего пускового момента с одновременньпи ограничением пусковых токов необходимо повышать активное сопротивление фазы обмотки ротора, что достигается в двигателях с коротко-замкнутым ротором путем специальной конструкции обмотки ротора, а в двигателях с контактными кольцами - включением в цепь фазы ротора пускового реостата.

Согласно (12.32), вращающий момент

2nfys iKfy ii + (sx2f 2Kfik\rl+{sx2f

где Ei = E\lk\; Il = sEl/[rl + (sxj)]. Полагая /i = const и обозначая Ptn2/(2nfik\) = Cm, получим

Так как при нормальньк условиях работы двигателя падение напряжения обмотке статора незначительно, то практически = Vy. Если в (12.43) принять 5=1, то выражение для определения начального пускового момента

Мп к Сми\г21(г1 + XI). (12.44)

Исходя из условия работы двигателя, его мошлости и конструктивного вьшолнения ротора, пуск можно осуществлять несколькими способами: прямым пуском, когда обмотки статора подключают непосредственно к сети; пуском с подключением к обмотке фазового ротора пускового реостата; пуском при пониженном напряжении, т, е. когда в период пуска к обмотке статора подведено пониженное напряжение.

Прямш пуск. Прямой пуск применяется для большинства двигателей с короткозамкнутым ротором. В этом случае обмотки статора подключают к цепи с помощью электромагнитного выключателя (рис. 12.16, а). К недостаткам прямого пуска можно отнести: относительно малый пусковой момент М„ = (1,2 1,6)Мн и относительно большой пусковой ток /„ = (5 -г- 7)/„. Поэтому этот способ применяют



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 [76] 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0156