Саморегулирование асинхронных двигателей (АД)

 

Асинхронные двигатели, как и все электрические машины, обладают свойством саморегулирования. Это свойство заключается в следующем, при изменении противодействующего момента , создаваемого рабочим механизмом, автоматически изменяется вращающий момент двигателя

и восстанавливается нарушенное равновесие моментов (независимо от причины нарушения равновесия).

Равновесие моментов устанавливается при другом значении скорости вращения вала ЭД.

Необходимым условием работы асинхронного двигателя (АД) является наличие скольжения S:

uде: – синхронная угловая скорость поля статора,

частота тока питающей сети;

– число пар полюсов статора двигателя;

– угловая скорость ротора двигателя.

Таким образом, поле статора относительно ротора вращается с угловой скоростью (то есть как проскальзывает по отношению к ротору):

С этой скоростью поле статора пересекает обмотку ротора и индуцирует (наводит) в роторе ЭДС с частотой :

(3-8)

 

При выводе уравнение умножили и разделили на .

При изменении нагрузки на валу двигателя скорость ротора изменяется, соответственно изменяется скольжение S, и частота тока в роторе .

Если обозначить через – ЭДС неподвижного ротора. Тогда для вращающегося ротора получим – ЭДС подвижного ротора:

 

подставим значение , получим:

 

 

Тогда по закону Ома получим ток в роторе:

 

Выражение (2.5) соответствует неподвижному ротору с сопротивлением и , в котором под действием ЭДС создается ток ротора .

Для того, чтобы рассматривать ротор совместно со статором (при отсутствии между ними электрической связи) параметры цепи ротора заменим приведенным (через коэффициент трансформации ) значениями к цепи статора:

где и – соответственно число витков в обмотке статора и ротора.

Каждому режиму АД соответствует определенная область скольжения:

 

от генераторный режим (отрицательное скольжение, скорость ротора больше скорости поля статора) ;

от ; двигательный режим (скорость ротора меньше скорости поля статора);

от ; режим противовключения (поле вращается против (навстречу) ротора).

 

Существует два промежуточных режима:

идеальный холостой ход (момент );

короткое замыкание (ротор стоит);

Если для АД, работающего с установившейся скоростью и моментом , увеличить момент сопротивления на валу до значения , то скорость ротора будет падать. Скольжение будет увеличиваться. При увеличении скольжения будет расти ЭДС в фазе ротора , соответственно будет расти ток ротора и электромагнитный момент двигателя.

С ростом электромагнитного момента замедление ротора (отрицательное ускорение ) будет уменьшаться и наступит новое равновесие моментов, но уже при более низкой скорости ротора.

С уменьшением скорости от до 0 – нуля ток статора непрерывно увеличивается от тока холостого хода , [ для АД обычного исполнения, , для крановых двигателей] до значения тока короткого замыкания: .

Но не смотря на непрерывные увеличения тока при уменьшении скорости от до 0 – нуля, момент двигателя, начиная с критической скорости , уменьшается от значения критического до пускового .