Влияние изменения напряжения источника питания на механические характеристики асинхронной машины

Для изменения напряжения, подводимого к статорной обмотке асинхронной машины, применяются регулируемые источники напряжения, например, автотрансформатор, индукционный регулятор, тиристорный регулятор напряжения и др.

Пусть частота напряжения, подводимого к обмотке статора, ос­тается неизменной f₁=const. Как влияет изменение напряже­ния источника питания на механические характеристики асинхронной машины?

В пределах рабочего участка механической характеристики (-S_K<S<S_K), когда ток статора не превышает существенно номинального значения, ЭДС двигателя Е₁ незначительно отличает­ся от напряжения сети U₁, поэтому можно приближенно записать

U₁≈E₁=4,44f₁w₁Ф_m.

Из формулы следует, что при условии f=const изменение на­пряжения приводит к соответствующему изменению магнитного потока асинхронной машины. Так как в номинальном режиме магнитная цепь двигателя насыщена рис.10, то подача на обмотку статора напряжения выше

Рис.10. Кривая намагничивания асинхронного двигателя.

номинального приводит к значительному увеличении то­ка намагничивания I₁₀. У двигателей общепромышленного назначения ток холостого хода составляет I₁₀=(0,25..0,35)I_1НОМ, по­этому повышение напряжения на 20..30% может увеличить ток хо­лостого хода до значений, превышающих номинальный ток I_1НОМ и двигатель может нагреться этим

 

(62)

(63)

Если принять r₁=0, тогда ε=0, формула (63) упростится и примет вид

(64)

Это выражение впервые было получено М. Клоссом и известно в тех­нической литературе как формула Клосса. Задаваясь значениями скольжения S, можно построить механическую характеристику асинхронного двигателя.

Одним из важнейших эксплуатационных параметров асинхрон­ного двигателя является кратность максимального момента или пере­грузочная способность двигателя λ_М, которая равна отношению критического момента к номинальному при номинальном напряжении

λ_М=М_КД/М_НОМ (65)

Для двигателей разных мощностей и угловых скоростей вращения общепромышленной серии кратность максимального момента составля­ет λ_М=1,7...2,2. Крановые двигатели отличаются более высокой кратностью максимального момента λ_М=2,3..3,4.

Другим важным эксплуатационным параметром асинхронного дви­гателя является пусковой момент М_П, который получается из об­щей формулы (56) при S=1

(66)

Максимальное значение момента при пуске равно моменту критическому (при S_K=1), что достигается, примерно, при условии равен­ства активного сопротивления в цепи ротора и суммы индуктивных сопротивлений рассеяния, т.е. r₂’+r_доб≈x₁+x₂’=x_K. В таб­лицах, как правило, приводят значения момента при пуске двигате­ля по отношению к номинальному моменту, т.е. M_П/М_НОМ. Для двигате­лей общепромышленного назначения эта величина составляет M_П/М_НОМ=1..1,2.

или с учетом выражения (36)

(43)

Ток статора İ₁ найдем из уравнения (40) путем подстановки в это уравнение вместо токов İ₀₀ и İ ^//₂ их выражений из (41) и (43)

(44)

Итак, уравнения (41), (43), (44), записанные для токов İ₀₀, İ ^//₂, İ₁, соответствуют Г-образной схеме замещения рис.5а. Как уже отмечалось, в практических инженерных расчетах комплекс С₁ заменяется его вещественной частью С₁, которая для асинхронных машин мощностью 8 кВт и выше составляет 1,02-1,05. При анализе электромагнитных процессов в машинах общего применения часто по­лагают C₁≈1, что существенно облегчает расчеты и мало сказывается на точности конечных результатов расчета. Г-образную схему замещения при C₁=1 называют упрощенной схемой замещения с вынесенным намагничивающим контуром рис.5б. В этой схема без боль­шой погрешности можно принять, что в ветви намагничивания вместо тока İ₀₀ протекает ток İ₁₀, а в рабочей ветви вместо то­ка İ ^//₂ - ток İ ^/₂, как в Т-образной схеме замощения.