Электромеханические свойства двигателей электроприводов

АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД

Асинхронные электродвигатели (АД) получили наибольшее применение в электроприводах, так как имеют простую конструкцию, малую сравнительную стоимость, надежны и удобны в монтаже и эксплуатации. Они бывают двух типов: с короткозамкнутым ротором и с фазным (с контактными кольцами) (рис. 1.4, а, б). Последние имеют на роторе, как и на статоре, трехфазную обмотку, соединенную звездой, концы которой наглухо подсоединены к контактным кольцам вала электродвигателя. С внешней стороны к ним через металлографические щетки подключают трехфазный реостат, с помощью которого управляют приводными свойствами АД. Чаше всего используют трехфазйые АД и лишь при однофазном электропитании — однофазные или трехфазные в однофазном режиме включения.

Принцип работы АД.

Вращающееся магнитное поле, созданное трехфазной обмоткой статора, пересекает проводники обмотки ротора и в соответствии с законом электромагнитной индукции создает в них электродвижущую силу (ЭДС). Под действием ЭДС, если проводники замкнуты, по ним потечет ток, который, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, согласно правилу Ленца создает вращающий момент, заставляющий ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля статора. Угловую скорость магнитного поля статора со0 (рад/с) и частоту вращения «о (об/мин) называют также синхронной угловой скоростью и синх;

Рис. 1.4. Схемы включения АД с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором и схема замещения для одной фазы АД (в):

xq, г₀ — индуктивное и активное сопротивления цепи намагничивания, Ом; I_fIo —фазные токи статора, приведенный ротора и цепи намагничивания, А.

ройной частотой вращения ротора соответственно^[1]:

где п = 3,14; f — частота тока питающей сети, Гц; р — число пар полюсов обмотки статора.

Так как число пар полюсов р обмотки статора АД может быть только целочисленным, то при частоте тока питающей сети f = 50 Гц синхронные частоты вращения АД согласно (1.20) образуют ряд, об/мин: 3000, 1500, 1000, 750, 600 и т. д.

Скольжение. Момент на валу АД возникает только при различии угловых скоростей ротора со и вращающегося магнитного поля статора соо^[1] Это различие оценивают в относительных единицах и называют скольжением:

Отсюда и название типа электродвигателя — асинхронный. Переход от скольжения к угловой скорости на основании (1.21) осуществляют по обратному соотношению:

Согласно Г-образной схеме замещения одной фазы АД (рис. 1.4, в) приведенный фазный ток ротора АД, Л,

где U — фазное напряжение питающей сети, В; Х, Г — индуктивное и активное сопротивления одной фазы обмотки статора, Ом; х, г{ — приведенные индуктивное и активное сопротивления обмотки ротора, Ом; — приведенное активное сопротивление внешней цепи для фазного ротора, Ом; С — коэффициент перехода от Т-образной схемы замещения АД к Г-образной, С| = 1,02…1,08= 1,05;s — скольжение.

Принимая вращающий момент на валу АД равным электромагнитному моменту (при этом ошибка не превысит 2…4%), имеем далее:

где т — число фаз АД.

Подставляя (1.24) в (1.25), окончательно получим уравнение механической характеристики АД M=J{s) в параметрическом виде:

Если взять от (1.26) первую производную dM/ds и приравнять к нулю, то определится критическое скольжение s_K АД, при котором вращающий момент двигателя равен максимальному (критическо— му) М_к:

где знак «плюс» соответствует двигательному режиму АД, а знак «минус* — режиму генераторного торможения.

• [1] ш = 2ял/60 = 0,105л.
• [2] ш = 2ял/60 = 0,105л.