Электромеханические свойства асинхронных двигателей. Электромагнитная мощность, передаваемая через зазор ротору двигателя, страница 4

При необходимости изменять частоту в сторону уменьшения по сравнению с номинальным значением требуется также снижать напряжение на статоре асинхронного двигателя таким образом, чтобы поток двигателя оставался приблизительно постоянным. 

Приведенный анализ основан на предположении, что при данной механической характеристике в любой ее точке параметры двигателя остаются неизменными. Известно, что это допущение вполне приемлемо в пределах рабочего участка механической характеристики, а при  является в большинстве случаев слишком грубым. При больших токах сказывается насыщение зубцов, что вызывает уменьшение индуктивного сопротивления рассеяния. С возрастанием частоты тока ротора существенно проявляется эффект вытеснения тока, вызывающий увеличение  активного сопротивления роторной обмотки . Для двигателя с фазным ротором, которым можно управлять таким образом, чтобы во всех режимах обеспечивалась работа в пределах рабочего участка его характеристик, указанные изменения параметров не имеют существенного значения. В наиболее массовом варианте асинхронного электропривода с короткозамкнутым ротором влияние изменений параметров весьма существенно и его необходимо иметь в виду.

Варианты статических механических характеристик показаны на рис.9. В отличие от двигателя с фазным ротором пуск короткозамкнутого двигателя осуществляется в большинстве практических случаев прямым включением его обмотки статора в сеть, а для торможения используется режим  противовключения. Поэтому область механической характеристики при S>S_k  имеет для такого двигателя важное значение и определяет его пусковые и тормозные возможности. 

Пусковой момент ,развиваемый двигателем при , является важным показателем, включаемым в число каталожных данных двигателя в виде величины  . Практически при оценке пускового момента следует учитывать и возможность понижения напряжения сети на 10% , что приводит к  снижению каталожного значения  на 20%. Кроме того, для короткозамкнутых двигателей в каталогах указывается кратность пускового тока .

Для сокращения длительности переходных процессов пуска и торможения желательно увеличивать пусковой и тормозной моменты, а для уменьшения нагрузок на сеть полезно ограничивать пусковые и тормозные токи двигателя. Если двигатель имеет ротор с круглыми пазами, то изменения сопротивления роторной обмотки, обусловленные эффектом  вытеснения тока, хотя и вызывают отклонения формы механической характеристики  от определяемой по (5), но не обеспечивают значительного увеличения пускового и тормозного моментов и заметного ограничения соответствующих токов (см. кривую 1 на рис.9. Изготовление двигателя с увеличенным сопротивлением роторной клетки дает модификацию, называемую двигателем с повышенным скольжением (штриховая кривая 2 на рис. 9. При этом достигается увеличение пускового и тормозных моментов, но понижается жесткость рабочего участка механической характеристики, снижается номинальная скорость и возрастают потери в роторной цепи двигателя:

.                      (11

Соотношение (11) свидетельствует о том, что потери в роторной цепи при  пропорциональны скольжению. Двигатели с повышенным скольжением имеют номинальное скольжение  s = 0,04-0,12, что в 2-3 раза превышает номинальное скольжение двигателя нормального исполнения. Соответственно возрастают номинальные потери двигателя, что вынуждает при прочих равных условиях снижать допустимый по нагреву (т.е. номинальный) момент и номинальную мощность двигателя. Увеличение потерь в роторной цепи вызывает также снижение КПД двигателя, поэтому обычно двигатели с повышенным скольжением в установках, работающих длительно с номинальной нагрузкой, не используются.

Более сильно зависит от скольжения активное сопротивление двигателей с глубоким пазом (кривая 3) и особенно с двойной беличьей клеткой (кривая 4 на рис. 9). Сопротивление роторной обмотки таких двигателей в номинальном режиме невелико, но сильно увеличивается при возрастании частоты тока ротора в пусковых режимах и режиме противовключения. Подбором параметров двойной клетки удается обеспечить практическое постоянство момента двигателя в переходных процессах и в то же время обеспечить высокую жесткость рабочего участка механической характеристики и значения КПД, близкие к двигателям нормального исполнения. Кроме того, увеличение активного сопротивления двойной беличьей клетки при больших скольжениях ограничивает потребляемый двигателем ток.