Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой графически выраженные зависимости часто­ты вращения , КПД , полезного момента (момента на валу) , коэффициента мощности и тока статора от полезной мощности при и .

Скоростная характеристика . Частота вращения ро­тора асинхронного двигателя

Рис. 62. Рабочие характеристики асинхрон­ного двигателя

Скольжение по (13.5) , (13.24) т. е. скольжение дви­гателя, а следователь­но, и его частота вра­щения определяются отношением электри­ческих потерь в рото­ре к электромагнитной мощности . Пре­небрегая электричес­кими потерями в рото­ре в режиме холостого хода, можно принять , а поэтому и . По мере увеличения нагрузки на валу двигателя отношение (13.24) растет, достигая значений 0,01-0,08 при но­минальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Однако при увеличении активного сопротивления ротора угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изме­нения частоты вращения при колебаниях нагрузки возраста­ют. Объясняется это тем, что с увеличением возрастают элек­трические потери в роторе [см. (13.3)].

Зависимость . Зависимость полезного момента на валу двигателя от полезной мощности Р2 определяется выражением

, (13.25)

где: – полезная мощность, Вт; – угловая частота враще­ния ротора.

Рис. 63. Векторная диаграмма асинхронно­го двигателя при большой нагрузке

Из этого выражения следует, что если , то график представля­ет собой прямую линию. Но в асинхрон­ном двигателе с увеличением нагрузки частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу с увеличением нагрузки возрастает не­сколько быстрее нагрузки, а следователь­но, график имеет криволиней­ный вид.

Зависимость . В связи с тем что ток статора имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для созда­ния магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму х.х. Объясняется это тем, что ток х.х. при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых на­грузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реак­тивным . В результате сдвиг по фазе тока статора относительно на­пряжения получается значительным , лишь немногим меньше 90° (рис. 63). Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме х.х. обычно не превышает 0,2.

Рис. 64. Зависимость , от нагрузки при соединении обмотки статора

звездой (1) и треугольником (2)

При увели­чении нагрузки на валу двигателя рас­тет активная составляющая тока и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0,80—0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее уве­личение нагрузки сопровождается уменьшением , что объясня­ется возрастанием индуктивного сопротивления ротора за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или по крайней мере значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номиналь­ной. Это можно обеспечить лишь при правильном выборе мощности двигателя. Если же двигатель работает значительную часть времени недогруженным, то для повышения целесообразно подводимое к двигателю напряжение уменьшить. Например, в двигателях, ра­ботающих при соединении обмотки статора треугольником, это мож­но сделать пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в раз. При этом магнитный по­ток статора, а следовательно, и намагничивающий ток уменьшаются примерное раз. Кроме того, активная составляющая тока статора несколько увеличивается. Все это способствует повышению коэффи­циента мощности двигателя. На рис. 64 представлены графики зави­симости асинхронного двигателя от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).