3.8. Вращающий момент асинхронного двигателя

Вращающий момент асинхронного двигателя возникает в результате электромагнитного взаимодействия поля статора и токов ротора. Поле статора – вращающееся, и скорость вращения поля меньше скорости вращения ротора. Вращающий момент должен быть пропорционален интенсивности магнитного поля, току якоря и сдвигу фаз между ЭДС и током якоря:

, (84)

где – коэффициент, зависящий от конструкции машины,

Ф – магнитный поток,

– ток ротора,

– сдвиг фаз между ЭДС и .

Это выражение момента отражает его физический смысл, но неудобно для использования, и для практических целей используется другое выражение момента, которое выводится из предыдущего с учетом некоторых допущений. Тогда электромагнитный момент выражается зависимостью от скольжения:

, (85)

где s – скольжение (в относительных единицах),

– фазное напряжение обмотки статора,

– сопротивления якоря.

Из этого выражения следует:

1) момент пропорционален квадрату напряжения на фазе статора;

2) момент зависит от скольжения;

3) момент зависит от активного и индуктивного сопротивления ротора.

Можно выразить значение максимального момента АД:

при . (86)

Зависимость момента асинхронного двигателя от скольжения имеет характерный вид (рис. 35).

Рис. 35. График зависимости момента асинхронного двигателя от скольжения

Отметим характерные точки графика.

Точка О:, холостой ход двигателя,

Точка Н: ( ) – номинальный режим работы,

Точка К: ( ) – критический режим,

Точка П: ( ) – пуск асинхронного двигателя.

Точка К делит график на 2 части, одна из которых (О–Н–К) соответствует устойчивому режиму работы двигателя, а вторая часть – от К до П – неустойчивому режиму.

Замечание 1. Для каждого АД в его конструктивном исполнении задается определенное значение номинального момента ( ), а также и . Эти значения указываются в паспорте двигателя в виде отношения к номинальному моменту:

– кратность максимального момента.

– кратность пускового момента.

У асинхронных двигателей значения этих величин равны и

Замечание 2. Максимальный момент АД пропорционален квадрату напряжения, приложенного к фазе двигателя, и не зависит от активного сопротивления ротора.

3.9. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Механическая характеристика асинхронного двигателя – зависимость скорости вращения двигателя от момента сопротивления на его валу при постоянном напряжении сети , то есть, , при .

Для построения механической характеристики асинхронного двигателя не используется аналитическая зависимость от , а используются два выражения: зависимости и .

Т огда механическая характеристика будет иметь вид (рис. 36).

M_пуск

M_ном

Рис. 36. Механическая характеристика асинхронного двигателя:

Сплошная линия – механическая характеристика двигателя при номинальном напряжении, пунктирная – при пониженном напряжении.

Замечание 1. Так как область устойчивой работы двигателя ограничивается областью О-Н-К, то в практических целях используют только эту часть характеристики, считая ее линейной (рис. 37).

Рис. 37. Механическая характеристика устойчивой области работы АД

Замечание 2. Так как пропорционален , а значение и не зависят от этого напряжения, то механическая характеристика двигателя при пониженном напряжении питания имеет вид, показанный на рисунке 36 пунктиром.

Замечание 3. Для расчета момента двигателя часто используют приближенную формулу (формулу Клосса):

. (87)

Рис. 38. Механические характеристики асинхронного двигателя, рассчитанные: 1 – по основной формуле (85) и 2 – по приближенной (87)

Эта формула дает хорошее приближение к действительной характеристике асинхронного двигателя на участке его устойчивой работы. Участок неустойчивой работы существенно отличается от действительной характеристики (рис. 38).