§ 93. Момент, що обертає АСИНХРОННОГО ДВИГУНА
Момент, що обертає асинхронного двигуна створюється при взаємодії обертового магнітного поля статора з струмами в провідниках обмотки ротора. Тому що обертає момент зави-сит як від магнітного потоку статора Фт. так і від сили струму в обмотці ротора I2. Однак в створенні крутного моменту навчаючи-ствует тільки активна потужність, споживана машиною з мережі. Внаслідок цього крутний момент залежить не від сили струму в обмотці ротора I2, а тільки від його активної складової, т. Е. I2 cos # 968; 2, де # 968; 2 - фазний кут між е. д. з. і струмом в обмотці ротора.
Таким чином, крутний момент асинхронного двигуна визначається наступним виразом:
де С - конструктивна стала машини, що залежить від числа її полюсів і фаз, числа витків обмотки статора, конструк-тивного виконання обмотки і прийнятої системи одиниць. При умові постійних прикладеної напруги магніт-ний потік залишається також майже постійним при будь-якій зміні навантаження двигуна.
Таким чином, в вираженні крутного моменту величини С і Фт постійні і крутний момент пропорційний тільки активною складовою струму в обмотці ротора, т. Е.
Зміна навантаження або гальмівного моменту на валу двига-теля змінює і швидкість обертання ротора і ковзання.
Зміна ковзання викликає зміна як сили струму в роторі I2, так і її активної складової I2 cos # 968; 2 /
Можна силу струму в роторі визначити відношенням е. д. з. до пів-ному опору, т. е.
де Z2, r2 і Х2 - повне, активний і реактивний опори фази обмотки ротора.
Зміна ковзання змінює частоту струму ротора. Прі не-рухомому роторі (n2 = 0 і S = 1) обертається поле з однаковий-виття швидкістю перетинає провідники обмотки статора і ротора і частота струму в роторі дорівнює частоті струму мережі (f2 = f1). При зменшенні ковзання обмотка ротора перетинається магнітним полем з меншою частотою, так що частота струму в роторі умень-шается. Коли ротор обертається синхронно з полем (n2 = n1 і S = 0), провідники обмотки ротора не перетинаються магнітним полем, так що частота струму в роторі дорівнює нулю f2 = 0. Таким чином, частота струму в роторі пропорційна ковзанню, т. Е. F2 = Sf1
Активний опір обмотки ротора майже не залежить від частоти, тоді як е. д.с і реактивний опір пропорційні частоті, т. е. змінюються зі зміною ковзання, і можуть бути визначені наступними виразами:
де Е і X - е. д. з. і індуктивне опір фази обмотки нерухомого ротора відповідно.
Таким чином, маємо:
і крутний момент
Отже, при невеликих ковзаннях (приблизно до 20%), коли SХ мало в порівнянні з r2, збільшення ковзання викликає збільшення крутного моменту, так як при цьому віз, розтане активна складова струму в роток (I2соs # 968; 2). При великих ковзаннях (SХ більше, ніж r2) збільшення ковзання при проходженні-ня буде викликати зменшення крутного моменту. Таким об-разом, при великих ковзаннях його збільшення хоча і увеличи-кість силу струму в роторі I2, але її активна складова I2 соs # 968; 2 і, отже, обертає мо-мент зменшуються внаслідок значного збільшення реактивного соя спротиву обмотки ротора.
На рис. 114 показана залежність крутного моменту від ковзання. При деякому ковзанні Sт (приблизно 20%) двигун розвиває максимальний момент, який визначає перевантажувальну здатність двигуна і зазвичай в 2-3 рази перевищує номінальної-ний момент.
Стійка робота двигуна можлива тільки на висхідній гілці кривої залежності моменту від ковзання, т. Е. При зміні ковзання в межах від 0 до Sт. Робота двигуна на низхідній гілці зазначеної залежності, т. Е. При ковзанні S> S т. неможлива, так як тут не забез-чивается стійка рівновага моментів.
Якщо припустити, що обертає момент дорівнював гальмо-ному (Мвр = Мторм) в точках А і Б, то при випадковому порушенні рівноваги моментів в одному випадку воно відновлюється, а в іншому не відновлюється. Припустимо, що обертає момент двигуна чомусь зменшився (наприклад, при знижень напруги мережі), тоді ковзання почне збільшуватися. Якщо рівновага моментів було в точці А, то збільшення ковзання викличе збільшення крутного моменту двигуна і він стане знову рівним гальмівним моментом, т. Е. Рівновага моментів вос-стає. Якщо ж рівновага моментів було в точці Б, то збільшення ковзання викличе зменшення крутного моменту, який буде залишатися завжди менше гальмівного, т. Е. Рівновага моментів не відновиться і швидкість обертання ротора буде безперервно зменшуватися до повної зупинки двигуна.
Якщо прикласти до валу двигуна гальмівний момент, більший максимального моменту, то рівновага моментів не відновиться і ротор двигуна зупиниться.
Момент, що обертає двигуна пропорційний квадрату при-розкладання напруги, так як пропорційні напрузі як магнітний потік, так і сила струму в роторі. Тому зміна напруги в мережі викликає значну зміну обертаю-ного моменту.
§ 94. РОБОЧІ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГУНА
Робочі характеристики асинхронного двигуна є залежності ковзання S, числа оборотів ротора n2, раз-Віва моменту М, споживаного струму I1, що витрачається потужності Р1, коефіцієнта потужності соs # 61546; і к. п. д. # 951; від корисної потужності Р2 на валу машини. Ці характеристики (рис. 115) знімаються три природних умовах роботи двигуна, т. Е. Двигун нерегульований, частота f1 і напруга U1 се-ти залишаються постійними, а змінюється тільки навантаження на валу двигуна.
При збільшенні навантаження на валу двигуна ковзання зросте, причому при біль-ших навантаженнях ковзання збільшується кілька шви-реї, ніж при малих.
При холостому ході двигуна п2 = n1 або S = 0.
При номінальному навантаженні ковзання зазвичай становить S = 3-5%.
Швидкість обертання ротора
Так як при збільшенні навантаження на валу двигуна ковзання зростає, то число оборотів буде зменшуватися. Однак через трансформаційних змін швидкості обертання при збільшенні навантаження від 0 до номінальної-нальної дуже незначно і не перевищує 5%. Тому скоро-стная характеристика асинхронного двигуна є жорсткою - вона має дуже малий нахил до горизонтальної осі.
Момент, що обертає, що розвивається двигуном М, урівноважений гальмівним моментом на валу М2 і моментом, що йде на подолання механічних втрат М0, т. Е.
де Р2 - корисна потужність двигуна,
# 61527; 2 - кутова швидкість ротора.
При холостому ході двигуна, що обертає момент дорівнює М0; зі збільшенням навантаження на валу цей момент також збільшується, причому за рахунок деякого зменшення швидкості ротора збільшення крутного моменту відбувається швидше, ніж збільшення корисної потужності на валу.