Электроника и электротехника. Шпаргалка

50. МОМЕНТ, РАЗВИВАЕМЫЙ ДВИГАТЕЛЕМ

Известно, что мощность равна произведению момента на частоту вращения: P = M ω.

В асинхронном двигателе произведение электромагнитного момента, возникающего в результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем, на частоту вращения поля представляет собой электромагнитную мощность :

M эмω0 = P эм.

Механическая мощность , развиваемая двигателем, равна произведению электромагнитного момента на частоту вращения ротора:

M эмω = P мех.

Если пренебречь потерями мощности в сердечнике ротора вследствие их малости относительно потерь в обмотке ротора, то разность электромагнитной и механической мощностей будет равна потерям мощности в обмотке ротора:

P эм – P мех = Δ P обм2 = 3 l 22 r 2.

Получим:

M эмω0 – M эм ω = 3 l 22 r 2,

откуда:

Заменив ω0 – ω через ω0 s , получим выражения

электромагнитного момента:

и электромагнитной мощности:

Момент, развиваемый двигателем на валу, будет меньше электромагнитного момента на величину Δ M мех, обусловленную силами трения в подшипниках, ротора о воздух и вентиляционными потерями:

M = M эм – Δ M мех.

Потери момента Δ M мех для асинхронных двигателей средней и большой мощности относительно малы. В практических расчетах часто принимают, что:

M = M эм.

Тогда

Потери в обмотке ротора – Δ P обм2 = P эм s .

Механическая мощность, развиваемая под двигателем, составляет:

P мех = P эм(1 – s ).

Из этих выражений вытекает, что при неподвижном роторе, когда s = 1, вся электромагнитная мощность преобразуется в теплоту в обмотке ротора, а механическая мощность равна нулю.

При номинальном режиме работы, когда s ≈ 0,02 – 0,08, почти вся электромагнитная мощность (0,92—0,98) преобразуется в механическую и только небольшая ее часть (0,02—0,08) преобразуется в теплоту в обмотке ротора.

51. МЕХАНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Механической характеристикой называется зависимость частоты вращения ротора двигателя или скольжения от момента, развиваемого двигателем при установившемся режиме работы: n = f ( M ) или s = f ( M ).

Механическая характеристика является одной из важнейших характеристик двигателя. При выборе двигателя к производственному механизму из множества двигателей выбирают тот, механическая характеристика которого удовлетворяет требованиям механизма.

Располагая параметрами двигателя, можно рассчитать и построить его механическую характеристику, которая будет иметь вид, изображенный на рисунке 49.

Рис. 49. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Необходимо отметить, что после включения двигателя в нем происходят сложные переходные электромагнитные процессы. В тех случаях, когда время разбега оказывается соизмеримым с временем электромагнитных процессов, механическая характеристика двигателя в период разбега может существенно отличаться от статической.

Одной из важных точек характеристики является точка, где момент, развиваемый двигателем, достигает наибольшего значения. Эта точка имеет координаты n kp, s kp, M max.

Момент, развиваемый двигателем, при любом скольжении пропорционален квадрату напряжения.

Максимальный момент пропорционален квадрату напряжения и не зависит от сопротивления цепи ротора. Критическое скольжение пропорционально сопротивлению цепи ротора и не зависит от напряжения сети.

На практике обычно пользуются уравнением механической характеристики, с помощью которого можно произвести необходимые расчеты и построения, используя только каталожные данные.

Упрощенное уравнение механической характеристики :

Значение M max определяется из отношения M max / M ном = λ, указываемого в каталогах.

где s ном = ( n 0 – n ) / n 0, λ = M max / M ном.

Следует отметить, что в зоне от M = 0 до M ≈ 0,9 M max механическая характеристика близка к прямой линии. Поэтому при расчетах пусковых и регулировочных резисторов эту часть механической характеристики принимают за прямую линию, проходящую через точки M = 0, n = n 0 и M ном, n ном.

Уравнение механической характеристики в этой части будет иметь вид:

52. ПАСПОРТНЫЕ ДАННЫЕ ДВИГАТЕЛЯ. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Расчет и построение механической характеристики производят по каталожным данным двигателя.

В каталоге приводятся следующие данные:

тип двигателя, P ном, U ном, I ном, n ном, ηном, cos φном, M max / M ном = λ.