Механическая характеристика АД с глубокопазным ротором

Формулы Клосса (1.29) и (1.31) справедливы для двигателей с постоянными параметрами. Для АД с глубокопазным ротором, а таковы все серийные АД с отлитым короткозамкнутым ротором из алюминия, из-за значительного изменения параметров цепи ротора с изменением скольжения вращающие моменты в пусковой части механической характеристики АД для s > 5_К, вычисленные по формулам Клосса (1.29) и (1.31), существенно занижаются. Связано это прежде всего с эффектом вытеснения тока в стержнях ротора из-за повышенной частоты тока в обмотке ротора f₂ =fs при повышенных значениях скольжения до критического s_K. При этом достигается снижение значения пускового тока и повышение пускового момента двигателя, что чаще всего предпочтительнее для характеристик АД. Поэтому механическую характеристику таких АД в пусковой части целесообразно строить на основании расчета пускового М_П и минимального М_т1П вращающих моментов по их кратностям по отношению к номинальному моменту двигателя Л/_п* = MJM_n и A/_min* = A/_min/A/_H, приводимых в справочных данных на эти двигатели. Таким образом, в пусковой части механической характеристики АД по его паспортным данным определяют две характерные точки: М_п = = М_НМ_П• для s = 1 и M_min = для s = 0,8 (рис. 1.5, в). Провал в механической характеристике АД при 5 = 0,8 связан с наличием тормозного момента в основном от 5-й и 7-й гармоник вращающегося магнитного поля статора, которые в области этого скольжения из двигательного режима переходят в генераторный.

Напряжение питания ДД. Оно может существенно отличаться от номинального. В этом случае по (1.26) все вращающие моменты АД для фиксированных частот вращения следует пересчитать пропорционально квадрату относительного напряжения: Мщ) = М{и_н)&/^нГ •.

Для оценки влияния напряжения на различные эксплуатационные показатели АД электроприводов можно использовать предложенные автором их усредненные характеристики (рис. 1.6). Эти характеристики, приведенные в относительных единицах, дают зависимости тока КПД л* ⁼ л/Лн> коэффициента мощности.

coscp* = cos.

_Н и уменьшения срока службы двигателя от перегрева изоляции /?• = RJR в функции напряжения питания АД U|. = U/U_H и его загрузки по вращающему моменту Л/. = М/М_и для разных относительных значений тока холостого хода АД /₀«* = kJI_H.

При отсутствии данных о токе холостого хода его относительное значение определяют по формуле:

где sin ф,_н и cos.

tH — номинальные коэффициенты соответственно реактивной и активной мощности АД, (^{s, n}=7Г — cosH J.

В качестве примера, используя характеристики рисунка 1.6, для АД с паспортными данными. />" = 30 кВт, U_{H — 380/220 В,.

/i" = 58 А и /₀«* = 0,6, Т1_Н = 92%, cos <�р_н = 0,87 определим значения потребляемого тока 1_и КПД (rj) и cos.

U_H) и загрузке 80% номинальной (Л/* =0,8).

По характеристикам рисунка 1.6 для указанных исходных данных находим: 1* = 0,95, г|. = 0,96 и cos <�р. = 0,8.

Таким образом, фактические значения определяемых показателей будут:

Рис. 1.6. Универсальные эксплуатационные характеристики трехфазных АД с короткозамкнутым ротором

Следует помнить, что из-за наличия воздушного зазора между статором и ротором ток холостого хода АД имеет повышенное значение, которое составляет, как указывалось ранее, от 20 до 80 % номинального тока. Таким образом, ориентировочно можно считать, что в значительном числе случаев при номинальном напряжении ток холостого хода АД составляет около 50% номинального тока.

При повышении напряжения питания выше номинального значения из-за насыщения стали двигателя ток холостого хода АД лавинно нарастает. Так, при напряжении питания на 10% выше номинального значения ток холостого хода АД увеличивается примерно в 1,3 раза, а при напряжении на 20% выше номинального возрастает в 1,7… 1,9 раза, то есть почти вдвое, и становится близким к номинальному значению тока АД, что накладывает определённые ограничения на нагрузку двигателя. Это следует учитывать при эксплуатации асинхронных электроприводов в условиях повышенного напряжения питающей сети.

Непредусмотренный однофазный режим работы трехфазного АД. В случае потери электропитания одной из фаз трехфазный АД оказывается в непредусмотренном однофазном режиме. Он возникает при перегорании плавкой вставки предохранителя одной фазы, при обрыве одного из фазных проводов и т. д. В этом случае трехфазный АД оказывается в режиме однофазного на линейном напряжении двух оставшихся фаз. При пуске он не будет вращаться, так как не развивает пускового момента, а при работе его дальнейшее состояние зависит от нагрузки на валу.

Если сравнить мощности трехфазного АД в трехфазном Рт и однофазном Р₍и режимах работы при предельно допускаемом фазном токе, равном номинальному значению /_1н, то получим:

Отношение Р^/Р^ принимают в меньшую сторону до 0,5 с учетом некоторого ухудшения энергетических показателей АД в однофазном режиме. С другой стороны, если учесть, что в однофазном режиме одна из фаз АД не обтекается током, то, предполагая наличие в двигателе определенного тепловыравнивания и исходя из условия равенства электрических потерь мощности в однофазном и трехфазном режимах, имеем:

где /ф — активное сопротивление одной фазы АД.

На основании (1.36) получаем, 2/(3), то есть силу тока АД в однофазном режиме по тепловой нагрузке допустимо увеличить в 1,2 раза по сравнению с током трехфазного режима и повысить мощность двигателя в однофазном режиме до 0,5 1,2 = 0,6 от трехфазной мощности.

Из анализа (1.35) следует, что в непредусмотренном однофазном режиме работы трехфазный АД допускает на валу примерно в 2 раза меньшую мощность. Учитывая, что кратность максимального вращающего момента АД MJM_H в среднем равна двум, Р= Мш и угловая скорость АД при переходе из трехфазного режима в однофазный практически не изменяется, так как определяется угловой скоростью магнитного поля статора (1.20, 1.21), приходим к заключению:

если нагрузка на валу превышает номинальную, АД остановится, его ток близок к пусковому;

при нагрузке на валу 50…100% номинальной АД будет продолжать вращаться с током больше номинального;

если нагрузка на валу менее 50% номинальной, АД вращается и его ток не превышает номинального значения.

В реальных электроприводах нагрузка на валу АД составляет 60—110% номинальной, поэтому непредусмотренный однофазный режим трехфазного АД считают аварийным.