Тема 1.3. Режим работы и характеристики

Электродвигателей переменного тока

Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя. Перегрузочная способность. Механические характеристики при введении в цепь ротора сопротивления, при питании пониженным напряжением. Механические характеристики в тормозных режимах: генераторном с отдачей энергии в сеть, противовключении, динамическом. Ограничение пусковых токов. Механическая и угловая характеристики синхронного двигателя. Перегрузочная способность. Пуск синхронных двигателей. Форсировка возбуждения. Регулирование реактивноймощности.

Литература: [1] стр. 36-58 , [3] стр. 58-90.

Методические указания

Успешное изучение темы возможно только при знании соответствующих тем курса «Электрические машины». При изучении механических характеристик асинхронного двигателя учащийся прежде всего должен уяснить смысл тех величин, которые входят в уравнение механической характеристики: критического момента, критического скольжения, приведенного активного и реактивного сопротивлений цепи ротора. Для построения механической характеристики асинхронного двигателя по каталожным данным необходимы величины: Р_н - номинальная мощность, п_н - номинальная скорость вращения, l=  - кратность максимального момента. Пользуясь этими величинами, по известным формулам определяют: М_н — номинальный момент двигателя, s_H — номинальное скольжение, М_к — критический момент.

Воспользовавшись уравнением механической характеристики для номинального режима (сопротивлением обмотки статора пренебрегают и, следовательно, считают q = 0), определяют критическое скольжение

                                                                                (8)

После этого, задаваясь скольжением s, по уравнению механической характеристики подсчитывают соответствующие моменты М и строят характеристику M = f ( s ). Для построения характеристики n = f ( M) скольжение выражается через скорость вращения

                            n —n_c(l—s),                                                 (9)

где n_c – синхронная скорость двигателя.

Имея в виду, что w = можно построить механическую характеристику w = f ( M ).

Искусственную характеристику асинхронного двигателя с фазным ротором при введении в цепь ротора добавочного сопротивления можно построить по выражению

                                       S₁ ^¢= S₁                                                                                 (10)

где S ^¢₁ – скольжение на искусственной характеристике при некотором моменте нагрузки М₁; Si - скольжение на естественной характеристике при том же моменте М₁; S ' _K и S_{K 1} - критические скольжения при работе двигателя на искусственной и естественной характеристиках соответственно.

Асинхронный двигатель может работать в тех же генераторных режимах, что и двигатель постоянного тока. Учащемуся следует уяснить, какими способами можно перевести асинхронный двигатель в генераторный режим, разобрать физическую сторону происходящих явлений. Особенно надо обратить внимание на режим динамического торможения. При этом следует рассмотреть способы соединения обмоток статора при динамическом торможении.

Рассматривая способы пуска асинхронных двигателей, следует иметь в виду, что современные электрические сети имеют достаточно большую мощность. Это позволяет короткозамкнутые двигатели пускать прямым включением в сеть. С целью ограничения пускового тока, если это требуется, или с целью получения необходимых пусковых характеристик в цепь статора включаются активные сопротивления, дроссели, автотрансформаторы. При этом не следует забывать, что включение сопротивлений в цепь статора вызывает снижение напряжения на обмотках, а следовательно, и значительное снижение вращающего момента.

При изучении механических характеристик синхронных двигателей следует уяснить значение угловой механической характеристики, дающей представление о характере изменения вращающего момента двигателя. Следует обратить внимание на соотношение пускового и входного моментов двигателя при асинхронном пуске. Способы пуска синхронного двигателя те же, что и асинхронного короткозамкнутого, но в виду их большей мощности ограничение пусковых токов производится чаще. Способность синхронного двигателя создавать в сети опережающие токи используется для компенсации реактивной мощности. Отдаваемая в сеть реактивная мощность используется для возбуждения асинхронных двигателей, трансформаторов, аппаратов и других потребителе, имеющих обмотки.

Вопросы для самоконтроля

1. Написать уравнение механической характеристики асинхронного двигателя, объяснить смысл входящих в него величин.

2. Начертить естественную характеристику асинхронного двигателя, указать характерные точки и область устойчивой работы двигателя.

3. Начертить механические характеристики в режиме динамического торможения, в режиме противовключения, в рекуперативном режиме. Объяснить их положение в системе координат.

4. Объяснить процесс перехода двухскоростного двигателя с большей скорости на меньшую при переключении числа полюсов. Показать графически переход с одноймеханической характеристики на другую.

5. Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей? Как зависит момент асинхронного двигателяот напряжения на обмотке статора?

6. Как изменяется вид механической характеристикиасинхронного двигателя, работающего в двигательном режиме, при изменении сопротивления цепи ротора?

7. Как влияет величина постоянного тока в обмотке статора асинхронного двигателя при динамическом торможении на длительность процесса торможения ивид характеристики?

8. Написать уравнение угловой механической характеристики синхронного двигателя. Объяснить смысл входящих внего величин.

9. Начертить угловую механическую характеристику синхронного двигателя. Показать область устойчивой работы двигателя.

9. Что такое входной момент синхронного двигателя? Какон связан с пусковым моментом?