Характеристики асинхронних двигунів. Для правильної експлуатації асинхронного двигуна необхідно знати його характеристики: механічну і робочі.

Механічна характеристика. Залежність частоти обертання ротора від навантаження (обертового моменту на валу) називається механічною характеристикою асинхронного двигуна (рис. 262, а). При номінальному навантаженні частота обертання для різних двигунів зазвичай становить 98-92,5% частоти обертання n1 (ковзання sном = 2 - 7,5%). Чим більше навантаження, т. Е. Крутний момент, який повинен розвивати двигун, тим менше частота обертання ротора. Як показує крива

Мал. 262. Механічні характеристики асинхронного двигуна: а - природна; б - при включенні пускового реостата

на рис. 262, а, частота обертання асинхронного двигуна лише незначно знижується при збільшенні навантаження в діапазоні від нуля до найбільшого її значення. Тому кажуть, що такий двигун має тверду механічною характеристикою.

Максимальний крутний момент Mmax двигун розвиває при деякий ковзанні skp, що становить 10-20%. Ставлення Mmax / Mном визначає перевантажувальну здатність двигуна, а відношення Мп / Мном - його пускові властивості.

Двигун може стійко працювати тільки при забезпеченні саморегулювання, т. Е. Автоматичному встановленні рівноваги між прикладеним до валу моментом навантаження МВН і моментом М, що розвивається двигуном. Цій умові відповідає верхня частина характеристики до досягнення Mmax (до точки В). Якщо навантажувальний момент МВН перевищить момент Mmax, то двигун втрачає стійкість і зупиняється, при цьому по обмоткам машини буде довго проходити струм в 5-7 разів більше номінального, і вони можуть згоріти.

При включенні в ланцюг обмоток ротора пускового реостата отримуємо сімейство механічних характеристик (рис. 262, б). Характеристика 1 при роботі двигуна без пускового реостата називається природною. Характеристики 2, 3 і 4, одержувані при підключенні до обмотці ротора двигуна реостата з опорами R1п (крива 2), R2п (крива 3) і R3п (крива 4), називають реостатними механічними характеристиками. При включенні пускового реостата механічна характеристика стає більш м'якою (більш крутопадающей), так як збільшується активний опір ланцюга ротора R2 і зростає sкp. При цьому зменшується пусковий струм. Пусковий момент Мп також залежить від R2. Можна так підібрати опір реостата, щоб пусковий момент Мп дорівнював найбільшому Мmax.

У двигуні з підвищеним пусковим моментом природна механічна характеристика наближається за своєю формою до характеристики двигуна з включеним пусковим реостатом. Момент, що обертає двигуна з подвійною білячою кліткою дорівнює сумі двох моментів, створюваних робочої і пускової клітинами. Тому характеристику 1 (рис. 263) можна отримати шляхом підсумовування характеристик 2 і 3, що створюються цими клітинами. Пусковий момент Мп такого двигуна значно більше, ніж момент М'п звичайного короткозамкнутого двигуна. Механічна характеристика двигуна з глибокими пазами така ж, як і у двигуна з подвійною білячою кліткою.

Робочі характеристики. Робочими характеристиками асинхронного двигуна називаються залежності частоти обертання n (або ковзання s), моменту на валу М2, струму статора I1 коефіцієнта корисної дії? �� cos? 1, від корисної потужності Р2 = Рmx при номінальних значеннях напруги U1 і частоти f1 (рис. 264). Вони будуються тільки для зони практичної стійкої роботи двигуна, т. Е. Від ковзання, рівного нулю, до ковзання, що перевищує номінальну на 10-20%. Частота обертання n з ростом віддається потужності Р2 змінюється мало, так само як і в механічної характеристиці; крутний момент на валу М2 пропорційний потужності Р2, він менше електромагнітного моменту М на значення гальмуючого моменту Мтр, створюваного силами тертя.

Струм статора I1, зростає зі збільшенням потужності, що віддається, але при Р2 = 0 є деякий струм холостого ходу I0. К. п. Д. Змінюється приблизно так само, як і в трансформаторі, зберігаючи досить велике значення в порівняно широкому діапазоні навантаження.

Найбільше значення к. П. Д. Для асинхронних двигунів середньої і великої потужності становить 0,75-0,95 (машини великої потужності мають відповідно більший к. П. Д.). Коефіцієнт потужност�� cos? 1 асинхронних двигунів середньої і великої потужності при повному навантаженні дорівнює 0,7-0,9. Отже, вони завантажують електричні станції та мережі значними реактивними струмами (від 70 до 40% номінального струму), що є істотним недоліком цих двигунів.

Мал. 263. Механічна характеристика асинхронного двигуна з підвищеним пусковим моментом (з подвійною білячою кліткою)

Мал. 264. Робочі характеристики асинхронного двигуна

При навантаженнях 25-50% від номінальної, які часто зустрічаються при експлуатації різних механізмів, коефіцієнт потужності зменшується до незадовільних з енергетичної точки зору значень (0,5-0,75).

При знятті навантаження з двигуна коефіцієнт потужності зменшується до значень 0,25-0,3, тому не можна допускати роботу асинхронних двигунів при холостому ході і значних недогрузках.

Робота при зниженій напрузі і обриві однієї з фаз.
Зниження напруги мережі не робить істотного впливу на частоту обертання ротора асинхронного двигуна. Однак в цьому випадку сильно зменшується максимальний обертовий момент, який може розвинути асинхронний двигун (при зниженні напруги на 30% він зменшується приблизно в 2 рази). Тому при значному падінні напруги двигун може зупинитися, а при низькій напрузі - не включити в роботу.

На е. п. с. змінного струму при зменшенні напруги в контактній мережі відповідно зменшується і напруга в трифазній мережі, від якої живляться асинхронні двигуни, що призводять в обертання допоміжні машини (вентилятори, компресори, насоси). Для того щоб забезпечити нормальну роботу асинхронних двигунів при зниженій напрузі (вони повинні нормально працювати при зменшенні напруги до 0,75Uном), потужність всіх двигунів допоміжних машин на е. п. с. береться приблизно в 1,5-1,6 рази більшою, ніж це необхідно для приводу їх при номінальній напрузі. Такий запас по потужності необхідний також через деяку несиметрії фазних напруг, так як на е. п. с. асинхронні двигуни харчуються не від трифазного генератора, а від расщепителя фаз. При несиметрії напруг фазні струми двигуна будуть неоднакові і зрушення між ними по фазі нічого очікувати дорівнює 120 °. В результаті по одній з фаз буде протікати більший струм, який викликає збільшений нагрів обмоток даної фази. Це змушує обмежувати навантаження двигуна в порівнянні з роботою його при симетричному напрузі. Крім того, при несиметрії напруг виникає не круговий, а еліптичне обертове магнітне поле і дещо змінюється форма механічної характеристики двигуна. При цьому зменшуються його найбільший і пусковий моменти. Несиметрію напруг характеризують коефіцієнтом несиметрії, який дорівнює середньому відносного (у відсотках) відхилення напруг в окремих фазах від середнього (симетричного) напруги. Систему трифазних напруг прийнято вважати практично симетричною, якщо цей коефіцієнт менше 5%.

При обриві однієї з фаз двигун продовжує працювати, але по неушкодженим фазами будуть протікати підвищені струми, що викликають збільшений нагрів обмоток; такий режим не повинен допускатися. Пуск двигуна з обірваної фазою неможливий, так як при цьому не створюється обертове магнітне поле, внаслідок чого ротор двигуна не буде обертатися.

Використання асинхронних двигунів для приводу допоміжних машин е. п. с. забезпечує значні переваги в порівнянні з двигунами постійного струму. При зменшенні напруги в контактній мережі частота обертання асинхронних двигунів, а отже, і подача компресорів, вентиляторів, насосів практично не змінюються. У двигунах ж постійного струму частота обертання пропорційна живлячої напруги, тому подача цих машин істотно зменшується.