Материал: 2100

Также важным параметром работы АД является величина пускового момента MП, которая определяется кратностью пускового мо-

мента (коэффициента пуска по моменту) kп, который для АД обще-

промышленного назначения варьируется в пределах 1,0 – 2,0 [5, 7].

Рис. 6.3. Механическая характеристика асинхронного двигателя М = f(S)

При включении двигателя в сеть безынерционное магнитное поле статора сразу же начинает вращение с синхронной частотой n1, в то же время ротор двигателя под влиянием сил инерции в начальный момент пуска остается неподвижным (n2 = 0) скольжение S = 1. Точка 1 с координатами S = 1; M = MП соответствует пусковому режиму двигателя, длящемуся бесконечно малый момент времени.

Под действием электромагнитного момента начинается вращение ротора двигателя, при этом скольжение уменьшается, а момент возрастает в соответствии с характеристикой М = f(S). При критическом скольжении Sкр электромагнитный момент достигает максимального значения МКР. Точка 2 с координатами S = SКР; M = MКР соответствует критическому режиму двигателя, при достижении которого наступает предел устойчивой работы АД.

С дальнейшим нарастанием частоты вращения (уменьшением скольжения) момент М начинает убывать, пока не достигнет устано-

116

вившегося значения, равного сумме противодействующих моментов, приложенных к ротору. В этом случае установившееся значение момента двигателя определится на механической характеристике точкой 3 с координатами S = SН; M = MН, которые соответствует номинальному режиму работы двигателя.

Точка 4 с координатами S = 0; M = 0 соответствует режиму идеального холостого хода, когда отсутствуют какие-либо моменты сопрот влен я на валу двигателя. АД самостоятельно не может дос-

СибАДИ

тичь данного реж ма з-за механических сопротивлений на валу, так как электромагн тный момент M → 0 при S → 0.

Однако если пр ложить внешнее воздействие к валу двигателя и

вращать его с с нхронной частотой n2 = n1, то можно ввести АД в ид е- альный холостой ход. Тогда о мотки ротора не будут пересекать силовых л н й магн тного поля, и ЭДС, ток ротора, а также электромагнитный момент M станут равны нулю. В этом случае ток идеального

Рис. 6.4. Механическая характеристика асинхронного двигателя n2 = f(M)

117

Устойчивая работа АД возможна при скольжениях меньше критического (0 < S < SКР), т.е. на участке 2–4 механической характеристики.

Прямолинейный участок механической характеристики n2 = f(M) в области устойчивой работы называется рабочим участком. Важнейшим параметром этого участка, от которого зависят эксплуатационные свойства двигателя, является жёсткость β. Она определяется как от-

ношение приращения вращающего момента к приращению скорости СибАДИвращения M/ n2 или как производная dM/dn2 [5, 7].

Чем жёстче характеристика, тем меньше изменение частоты вращен я при зменен и нагрузки на валу двигателя. Механическая характер ст ка АД общепромышленного назначения является жёсткой, так как ном нальные значения скольжения находятся в диапазо-

не 0,02–0,05 [5, 7].

6.2. Пр мер расчёта параметров и характеристик трёхфазного асинхронного двигателя

Рассмотр м в качестве примера расчёт электрических механических параметров разл чных режимов работы трёхфазного асинхронного двигателя АИР250М4, имеющего следующие рабочие параметры:

• линейное напряжение питающей сети U1Л = 380 В;

• линейная частота тока питающей сети f1 = 50 Гц;

• синхронная частота вращения n1 = 1500 об/мин;

• номинальная мощность на валу P2Н = 90 кВт;

• номинальная частота вращения n2н = 1480 об/мин;

• номинальный КПД ηн = 94%;

• номинальный коэффициент мощности cosφ1н = 0,89;

• отношение пускового тока статора двигателя к номинальному (коэффициент пуска по току) I1П/I1Н = 7,5;

• коэффициент пуска по моменту (кратность пускового мо-

мента) MП/MН = 2,2;

• коэффициент перегрузки по моменту (кратность максимального момента) λ = MКР/MН = 2,3.

Для вышеперечисленных параметров необходимо:

1)определить суммарные потери мощности в двигателе при номинальной нагрузке ΣРН;

2)рассчитать номинальный и пусковой токи двигателя I1Н и I1П;

3)рассчитать электромагнитные моменты для пускового, номинального и критического режима работы двигателя MП, MН и MКР;

4)определить пониженный пусковой момент и возможность запуска двигателя при снижении напряжения сети на 15%;

118

5) рассчитать и построить механические характеристики двига-

теля М = f(S) и n2 = f(M).

6) по полученной характеристике n2 = f(M) определить рабочий участок характеристики и его жёсткость β.

Методика расчёта:

1. Находим потребляемую из сети обмоткой статора трёхфазного АД активную электрическую мощность в номинальном режиме че-

СибМ Н = 9550 АДР2Н = 9550 90 = 580,74 ИН·м. n2н 1480

рез номинальный КПД ηн:

P1Н = P2Н = 90000 = 95744,68 Вт. ηн 0,94

уммарные потери активной мощности в двигателе при номинальной нагрузке ΣРН определим как разность мощности, потребляе-

мой дв гателем з сети, и мощности на валу

∑РН = Р1Н – Р2Н = 95774,68 – 90000 = 5774,68 Вт.

2. Ном нальный ток статора двигателя (ток одной из питающих

двигатель л н й сети) I1Н определим через мощность P1Н:

3. Номинальный электромагнитный момент определим по фор-

муле (6.11), подставив номинальную мощность на валу двигателя Р2Н в кВт, а номинальную частоту вращения ротора n2н – в об/мин.

Пусковой электромагнитный момент определим через заданный коэффициент пуска по моменту

MП = 2,2∙MН = 2,2∙580,74 = 1277,63 Н·м.

Максимальный электромагнитный момент для критического режима работы двигателя определим через заданный коэффициент перегрузки по моменту

MКР = λ∙MН = 2,3∙580,74 = 1335,71 Н·м.

119

4. Необходимым условием прямого пуска АД является преобладание вращающего момента над моментом сопротивления нагрузки

Сравн вая полученное значение пониженного пускового момента М'П с ном нальным моментом МН можно сделать вывод, что

прямой пуск дв гателя возможен.

Снижение пускового момента составит

MП = MП – М'П = 1277,63 – 923,08 = 354,54 Н·м.

5. Для расчёта механической характеристики М = f(S) по формуле Клосса необходимо рассчитать номинальное и критическое скольжение SН и SКР. Номинальное скольжение SН определим по формуле (6.2):

120