Узлы нагрузки. Асинхронный двигатель как основной элемент нагрузки, страница 2

Их характеристики М=f(S) видно, что при снижении напряжения на 30% двигатель развивает максимальный момент равный М_мех.

Определяя производную от Р по скольжению и приравнивая ее к нулю

Видно, что максимум мощности  двигателя  (или так называемый опрокидывающий момент) достигается при критическом скольжении:

Þ

Подставляя значение S_kp в (*) получаем

Асинхронный двигатель может работать статически устойчиво при скольжении от 0 до S_кр, т.е. устойчивым является возрастающий участок.

Характеристика тормозного момента преодолеваемого двигателем, т.е. момента сопротивления и электрического момента имеет следующий вид:

Рис.6

Установившейся режим работы двигателя возможен при двух точках пересечения характеристики момента двигателя  и тормозного момента. Однако уже знакомый нам метод исследования позволяет заключить, что лишь одна из них определяет устойчивый и реально осуществимый режим- точка 1.

Предположим, что в силу каких-то условий скольжение увеличилось, в этом случае двигатель развивает момент больший чем момент сопротивления и скорость вращения двигателя увеличивается, а исходя из   и скольжение уменьшается и двигатель возвращается к исходной точке 1 . Аналогично можно показать при уменьшении скольжения.

Устойчивость узла нагрузки.

Рис.7

Нарушение устойчивости узла комплексной нагрузки зависит от мощности двигателей. Если мощность двигателей соизмерима с мощностью генератора,  то устойчивость такой нагрузки может нарушаться  при меньших снижениях напряжения или механической нагрузки.

Рис.8

Предположим, что в рассматриваемой схеме мощность двигателя соизмерима с мощностью генератора. В данном случае напряжение на шинах нагрузки не будет величиной постоянной, а будет зависить от режима работы двигателя. В этом случае для определения устойчивости и параметров критических режимов необходимо исходить не из U_нагр, а из Е_г, которое будет оставаться неизменной в данном случае.

Рис.9

При анализе устойчивости  двигателя в этом случае необходимо принимать во внимание внешнее сопротивление системы. Напряжение на выводах эквивалентного двигателя падает с увеличением скольжения в связи с потерями напряжения во внешнем индуктивном сопротивлении. Если в схеме замещения опустить сопротивление цепи намагничивания, то значение максимального вращающего момента может быть найдено:

        

Рис.10

Как максимальный  момент, так и критическое скольжение заметно уменьшаются, хотя при построении характеристики мощности при Е=const значение ЭДС Е было выбрано таким , чтобы в исходном режиме работы системы, характеризуемой точкой 1, напряжение на выводах двигателя было нормальным. Быстрое понижение характеристики при Е=const  с ростом скольжения, начиная с S₁, объясняется нарастающей потерей напряжения во внешнем индуктивном сопротивлении.

Влияние индуктивного сопротивления системы вместе с пониженным  уровнем напряжения в системе и могут обусловить неустойчивость асинхронных двигателей нагрузки, если даже сами двигатели обладают достаточным запасом устойчивости. Опрокидывание двигателя питающегося от генератора соизмеримой мощности может произойти при сравнительно небольших изменениях скольжения и снижениях напряжения, зависящего от режима двигателя.

Лавина напряжения как проявление неустойчивости узла нагрузки.

Рис.3

Рис.4

При снижении напряжения на шинах нагрузки происходит увеличение потребления реактивной мощности и следовательно увеличивается реактивного тока и увеличения падения на  Х_с, если мощность генератора соизмерима с мощностью нагрузки, то это увеличение падения приводит к снижению напряжения на шинах нагрузки, что в свою очередб приводит к потреблению реактивной мощности и т.д. Этот процесс происходит лавинообразно и получил название лавина напряжения и при U_кр происходит опрокидывание двигателя.