6 Контрольні питання

6.1 Як впливають відхилення і коливання напруги мережі на експлуатаційні показники асинхронного двигуна (сosφ і η )?

6.2 Як впливає відхилення напруги в мережі на величину реактивної потужності, споживаної асинхронними двигунами?

6.3 Як впливає зміна якості напруги мережі і величина навантаження на втрати в асинхронному двигуні?

6.4 Як впливає зміна напруги мережі на струм статора асинхронного двигуна і на його частоту обертання?

6.5 На які параметри асинхронного двигуна робить вплив несиметрія напруги?

6.6 Як змінюється коефіцієнт потужності двигуна при переході від холостого ходу до номінального навантаження? Чим ця зміна пояснюється?

6.7 Чому струм холостого ходу асинхронного двигуна значно більший ніж трансформатора?

6.8 Чому залежність I₀ = ƒ (U₀) не прямолінійна?

6.9 Чим обумовлюється зменшення коефіцієнта потужності при холостому ході двигуна із збільшенням підведеної напруги?

7 Література

1. Костенко М. П. Электрические машины / М. П. Костенко, Л. М. Пиотровский.– Л.: Энергия, 1973.

2. Вольдек А. И. Электрические машины / А. И. Вольдек.– Л.: Энергия, 1974.

Додаток а

В елика протяжність і розгалуженість сільських мереж 0,38 кВ обумовлює значні відхилення напруги в перебігу доби. Використання однофазних струмоприймачів при малій щільності навантаження і застосуванні трансформаторів 10/0,4 кВ із схемою з'єднання обмоток Y/Y викликає неприпустимо високу несиметрію напруги. Відхилення напруги від встановлених ГОСТом норм негативно діє на роботу практично всіх споживачів електроенергії, у тому числі і асинхронних електродвигунів.

При коливаннях напруги в мережі зміни параметрів асинхронного двигуна можна прослідити за формулою:

P = U∙Iсоsφ∙η∙10 (1)

з якої виходить, що при Р = соnst зниження напруги викликає зростання струму статора. Проте це може й не спостерігатися. Річ у тому, що зростання напруги вище номінального значення викликає різке збільшення струму холостого ходу, особливо, в області насичення сталі магнітопровода (рисунок А1). Оскільки первинний струм дорівнює геометричній сумі і навантажувальній складовій первинного струму, що дорівнює – I₂, тобто I₁ = I₀ + (- I₂), то зниження (- I₂ )не може компенсувати зростання I₀ і величина I₁ збільшується.

Р_о покриває втрати в:

• в обмотках статора; Р_{обм 1} = 3I_оф × R₁

• в сталі реостата; P_c

• механічні і додаткові втрати; Р_мех.

Рисунок А1 – Залежність кривої намагнічення в функції струму

Втрати в обмотці і сталі сердечника ротора можна не враховувати, так як при холостому ході вони досить невеликі. Таким чином,

Р_о=3I²_оф × R₁+P_c+ P_мех. (2)

Оскільки струм I_о відносно великий, то не можна не враховувати втрати 3I²_оф × R₁

Для правильного визначення втрат 3I²_оф × R, слід змінити опір обмотки статора безпосередньо після досліду холостого ходу.

Струм холостого ходу електродвигуна складається з двох складових I_oа – активної і I_om – індуктивної.

I_о = I_oа + I_om (3)

Крива I_om = I_о ·cosφ = ƒ(U) має типовий вид кривої намагнічення (рисунок А1).

В таблиці А1 приведені середні значення відношень, одержаних по кривій намагнічення для декількох серій двигунів малої і середньої потужності.

Таблиця А1- Середня крива намагнічення трифазних асинхронних двигунів

	0,50	0,75	0,90	1,0	1,10	1,15	1,2
	0,38	0,63	0,82	1,0	1,30	1,51	1,79

Починаючи з U₁= 0,8·U_н і вище, криві I₀ і I_0m практично співпадають, оскільки при цих напругах активна складова струму холостого ходу I=I·cosφ звичайно не перевищує 0,10 від струму I

Реактивна потужність асинхронного двигуна на холостому ході дорівнює:

Q = 1,73 IU × 10, (4)

де I - струм х.х. двигуна;

U - номінальна напруга мережі.

Реактивна потужність х.х. асинхронного двигуна може бути визначена за виразом

(5)

де С– коефіцієнт, що залежить від кількості пар полюсів, частоти, конструкції обмоток двигуна;

U_н- номінальна напруга мережі, В;

μ – магнітна проникність магнітопровода;

V – об'єм магнітопровода, см³.

Розглянувши цей вираз, можна зробити ряд важливих висновків:

- Q залежить від квадрата напруги мережі. Так, при підвищенні напруги на затисках асинхронного двигуна на 1 % збільшиться споживання реактивної потужності приблизно на 3 %;

- Q залежить від об'єму магнітопровода. Це пояснює, чому зростає споживання реактивної потужності при зменшенні частоти обертання двигуна: у більш тихохідних двигунів при тій же потужності об'єм магнітопроводу більше;

- Q обернено пропорційно до магнітної проникності магнітопроводу (при збільшенні μ споживання реактивної потужності знижується). Реактивна потужність х.х. асинхронного двигуна звичайно складає 50…80 % реактивної потужності, споживаної асинхронним двигуном при номінальному навантаженні.

Реактивна потужність Q_н, споживана асинхронним двигуном при номінальному навантаженні дорівнює:

, (6)

де Q_р- реактивна потужність розсіяння, обумовлена номінальним навантаженням двигуна;

P - номінальна потужність двигуна;

tgφ - тангенс відповідний сosφ_н двигуна при номінальному навантаженні;

η – к.п.д. двигуна при номінальному навантаженні;

Величини P, η, сosφ_н можна прийняти з паспорта асинхронного двигуна.

Споживана асинхронним двигуном реактивна потужність залежить від його завантаження

Q = Q + Q = Q + βQ, (7)

де Q_р - реактивна потужність розсіяння при частковому навантаженні;

β – коефіцієнт завантаження двигуна, який дорівнює відношенню ;

Р - навантаження двигуна в даний момент.

Коефіцієнт потужності холостого ходу асинхронного двигуна визначається за формулою:

(8)

Коефіцієнт потужності при конкретному навантаженні асинхронного двигуна доцільно визначати через тангенс tgφ = .

На рисунку А2 показана залежність соsφ двигуна від навантаження. З кривої на рисунку А2 видно, що сosφ двигуна, який характеризує відносне споживання реактивної потужності, досягає максимального значення при навантаженні, декілька меншому за номінальне. При подальшому збільшенні навантаження вище за номінальне сosφ зменшується, оскільки ростуть магнітні потоки розсіяння і споживання реактивної потужності збільшується.

Рисунок А2 - Залежність сosφ асинхронного двигуна від навантаження