Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя – это зависимости , , , , , от полезной механической мощности при постоянных напряжении и частоте . Типичные рабочие характеристики асинхронного двигателя представлены в относительных единицах на рисунке.

Рис. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

При увеличении нагрузки, характеризуемой механической мощностью , изменяются ток и угол . Соответственно при увеличении коэффициент мощности изменяется от при до максимального . Обычно максимальный коэффициент мощности наблюдается при токе, близком к номинальному, который составляет 0,7–0,9. При уменьшении нагрузки до 0,5 он снижается примерно на 0,1.

Максимальный КПД двигателя соответствует режиму, в котором постоянные потери (, ), мало зависящие от нагрузки, равны переменным потерям (, , ) изменяющимся при нагрузке, что аналогично трансформатору. Двигатель проектируется таким образом, чтобы максимальный КПД получался при некоторой недогрузке в пределах 0,5–1,0. Тогда в этом диапазоне нагрузок КПД остается почти постоянным и составляет для общепромышленных двигателей 0,75–0,95.

При изменении нагрузки частота вращения двигателя изменяется незначительно от до , т.е. на несколько процентов. Поэтому асинхронный двигатель обладает «жесткой» механической характеристикой.

Скоростная характеристика . При увеличении полезной нагрузки на валу скольжение растет от нуля до , составляющей 2–8 %. Поскольку , то скоростная характеристика имеет небольшой наклон к оси абсцисс, ее форма близка к прямолинейной.

Зависимость определяется выражением

.
При изменении полезной нагрузки на валу до номинальной частота вращения практически равна синхронной, поэтому момент практически прямопропорционален мощности .

Зависимость . Ток статора всегда имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля, поэтому коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода, когда и , и обычно не превышает 0,2. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения 0,70–0,90 при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к уменьшению , что вызвано ростом индуктивного сопротивления ротора.

КПД асинхронного двигателя максимален в режиме, при котором постоянные потери (, ) равны переменным потерям (, , ). Двигатель проектируется таким образом, чтобы максимальный КПД получался при некоторой недогрузке в пределах 0,5–1,0. В этом диапазоне нагрузок КПД остается почти постоянным и составляет для общепромышленных двигателей 0,75–0,95.