Электромеханические свойства асинхронных двигателей. Электромагнитная мощность, передаваемая через зазор ротору двигателя, страница 3

При определении  допустимой перегрузки по моменту следует учитывать возможное снижение напряжения сети на 10%:    

.

Рабочим является участок механической характеристики, заключенный между критическими точками. При скольжениях больше критического статическая жесткость механической характеристики становится положительной , поэтому работа двигателя в диапазоне скольжений S_k<S<1  неустойчива.

Пусковые свойства двигателя в  значительной степени определяются величиной его пускового момента, который может быть найден из (5) при S=1:                                                           

.

Численные значения пускового момента  для двигателей разных серий определяются пусковым коэффициентом , имеющим значения от 1 до 3,3.

Следует отметить, что в силу нелинейной зависимости момента от тока двигателя пусковой ток   в значительно большей степени,  чем момент превышает его номинальное значение, достигая величин 7-10.

Это вызывает необходимость ограничения пусковых токов, т.к. они вредно сказываются на работоспособности самого двигателя и вызывают значительные колебания напряжения питающей сети, особенно при пуске двигателей большой мощности.

В двигателях с фазным ротором, возможно, изменять параметры цепи ротора за счет включения в цепь ротора различных добавочных сопротивлений. Наиболее часто практикуется включение активных сопротивлений, как показано  на рис. 1.

В соответствии с (9,10) момент критический М_К не изменяется при введении добавочных сопротивлений, а критическое скольжение увеличивается пропорционально суммарному сопротивлению роторной цепи. Вид механических характеристик асинхронного двигателя при введении добавочных сопротивлений в цепь ротора  показан на рис.7а.

Анализ этих характеристик показывает, что введение активных сопротивлений в цепь ротора при пуске и торможении противовключением является эффективным средством ограничения тока  и повышения момента двигателя. Переключением сопротивлений можно обеспечить работу двигателя во всех режимах в пределах рабочего участка механических характеристик.

Искусственные характеристики, соответствующие изменению , которое может быть достигнуто введением индуктивных сопротивлений  в цепь статора или ротора, представлены на рис. 7б.  В соответствии с (9), (10) увеличение  приводит к уменьшению  и , что определяет форму этих характеристик.

Характеристики  рис. 7-б  дают представление и о  механических характеристиках, получаемых путём введения в цепь статора активных сопротивлений. Как следует из  (9), (10), этот параметр влияет на  и аналогично влиянию .

Значительный практический интерес представляют характеристики асинхронной машины при изменении напряжения, подводимого к обмоткам статора. В пределах рабочего участка механической характеристики, когда ток статора значительно не превышает его номинального значения,  ЭДС двигателя  незначительно отличается от напряжения сети, поэтому

.

Из последнего выражения следует, что при неизменной частоте изменение напряжения ведет к соответствующим изменениям магнитного потока двигателя.

 Так как в номинальном режиме магнитная цепь двигателя насыщена, то повышение напряжения выше номинального приводит к быстрому нарастанию тока намагничивания  ( рис. 8). Как указывалось выше, ток холостого хода асинхронных двигателей , поэтому повышение напряжения приводит к быстрому возрастанию тока намагничивания и уже при 20-30 процентном повышении напряжения сверх номинального ток может превысить номинальное значение, вызывая перегрев двигателя даже при отсутствии полезной  нагрузки на валу. По этой причине изменение напряжения, приложенного к обмоткам статора, следует рассматривать как его уменьшение по сравнению с номинальным значением.

Характеристики двигателя при f₁=const и U₁=var показаны на рис. 7в. Из  (9), (10) видно, что в этом случае критическое скольжение не изменяется, а критический момент изменяется пропорционально квадрату напряжения.

Во всех рассмотренных случаях при вариации параметров скорость идеального холостого хода   оставалась постоянной. Изменение частоты статора приводит к пропорциональному изменению величины . При постоянном напряжении на обмотках статора изменение частоты приводит к изменению потока двигателя. Так как при  U₁=U_ном  магнитная цепь машины находится на границе насыщения, то допустимо только увеличение частоты статора, что приводит к ослаблению магнитного потока. В соответствии с  (9), (10) увеличение частоты приводит к уменьшению критического скольжения и критического момента  из-за увеличения   и  (рис. 7г).