Пуск асинхронного двигателя | Электротехника

Пусковые свойства двигателей.

При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения  п =  0 до п . Скольжение при этом меняется от s_п = 1 до s. При пуске должны выполняться два основных требования: вращающий момент должен бить больше момента сопротивления (М_вр>М_с) и пусковой ток I_п должен быть по возможности небольшим.

В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно.

Прямой пуск.

Пуск двигателя непосредственным включением на напряжение сети обмотки статора называется прямым пуском. Схема прямого пуска приведена на рис. 3.22. При включении рубильника в первый момент скольжение s = l, а приведенный ток в роторе и равный ему ток статора

, (3.37)

максимальны (см.п.3.19 при s=1). По мере разгона ротора скольжение уменьшается и поэтому в конце пуска ток значительно меньше, чем в первый момент. В серийных двигателях при прямом пуске кратность пускового тока k_I = I_П / I_1НОМ = ( 5,…,7), причем большее значение относится к двигателям большей мощности.

Рис. 3.22

Значение пускового момента находится из (3.23) при s = 1:

,(3. 38)

Из рис. 3.18 видно, что пусковой момент близок к номинальному и значительно меньше критического. Для серийных двигателей кратность пускового момента          М_П/ М_НОМ = (1.0,…,1.8).

Приведенные данные показывают, что при прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжение, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться.

С другой стороны, из-за небольшого пускового момента при пуске под нагрузкой двигатель может не преодолеть момент сопротивления на валу и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

Пуск двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.

Улучшение пусковых свойств асинхронных двигателей достигается использованием эффекта вытеснения тока в роторе за счет специальной конструкции беличьей клетки. Эффект вытеснения тока состоит в следующем: потокосцепление и индуктивное сопротивление X₂ проводников в пазу ротора тем выше, чем ближе ко дну паза они расположены (рис. 3.23). Также X₂ прямо пропорционально частоте тока ротора.

Следовательно, при пуске двигателя, когда  s=1  и   f₂ = f₁ = 50 Гц , индуктивное сопротивление X₂ = max  и под влиянием этого ток вытесняется в наружный слой паза. Плотность тока j по координате h распределяется по кривой, показанной на рис.3.24. В результате ток в основном проходит по наружному сечению проводника, т.е. по значительно меньшему сечению стержня, и, следовательно, активное сопротивление обмотки ротора R₂ намного больше, чем при нормальной работе. За счет этого уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент М_П (см. (3.37), (3.38) ).

По мере разгона двигателя скольжение и частота тока ротора падает и к концу пуска достигает 1 – 4 Гц. При такой частоте индуктивное сопротивление мало и ток распределяется равномерно по всему сечению проводника. При сильно выраженном эффекте вытеснения тока становится возможным прямой пуск при меньших бросках тока и больших пусковых моментах.

К двигателям с улучшенными пусковыми свойствами относятся двигатели, имеющие роторы с глубоким пазом, с двойной беличьей клеткой и некоторые другие.

Рис.3.23                                                          Рис. 3.24

Двигатели с глубокими пазами.

Как показано на рис.3.25, паз ротора выполнен в виде узкой щели, глубина которой примерно в 10 раз больше, чем ее ширина. В эти пазы-щели укладывается обмотка в виде узких медных полос. Распределение магнитного потока показывает, что индуктивность и индуктивное сопротивление в нижней части  проводника значительно больше, чем в верхней части.

Рис.3.25

Поэтому при пуске ток вытесняется в верхнюю часть стержня и активное сопротивление значительно увеличивается. По мере разгона  двигателя скольжение уменьшается, и плотность тока по сечению становится почти одинаковой.

В целях увеличения эффекта вытеснения тока глубокие пазы выполняются не только в виде щели, но и трапецеидальной формы. В этом случае глубина паза несколько меньше, чем при прямоугольной форме.

Двигатели с двойной клеткой.

В таких двигателях обмотки ротора выполняются в виде двух клеток (рис.3.26): во внешних пазах 1 размещается обмотка из латунных проводников, во внутренних 2 – обмотка из медных проводников.

Рис.3.26

Таким образом, внешняя обмотка имеет большее активное сопротивление, чем внутренняя. При пуске внешняя обмотка сцепляется с очень слабым магнитным потоком, а внутренняя – сравнительно сильным полем. В результате ток вытесняется во внешнюю клетку, а во внутренней тока почти нет.

По мере разгона двигателя ток из внешней клетки переходит во внутреннюю и при s =s_НОМ протекает в основном по внутренней клетке. Ток во внешней клетке при этом сравнительно небольшой.

Результирующий пусковой момент, складывающийся из моментов от двух клеток, значительно больше, чем у двигателей нормальной конструкции, и несколько больше, чем у двигателей с глубоким пазом. Однако следует иметь в виду, что стоимость двигателей с двойной клеткой ротора выше.

Пуск переключением обмотки статора.

Если при нормальной работе двигателя фазы статора соединены в треугольник, то, как показано на рис.3.27, при пуске первоначально они соединяются в звезду.

Рис.3.27

Для этого сначала включается выключатель Q, а затем переключатель S ставится в нижнее положение Пуск. В таком положении концы фаз Х, Y, Z соединены между собой, т.е. фазы соединены звездой. При этом напряжение на фазе в √3 раз меньше линейного.

В результате линейный ток при пуске в 3 раза меньше, чем при соединении треугольником. При разгоне ротора в конце пуска переключатель S переводится  в верхнее положение и, как видно из рис. 3.27, фазы статора пересоединяются в треугольник.

Недостатком этого способа является то, что пусковой момент также уменьшается в 3 раза, так как момент пропорционален квадрату фазного напряжения, которое в √3 раз меньше при соединении фаз звездой. Поэтому такой способ применим при небольшом нагрузочном моменте и только для двигателей, нормально работающих при соединении обмоток статора в треугольник.

Пуск при включении добавочных  резисторов в цепь статора.(рис. 3.28)

Рис.3.28

Перед пуском  выключатель (пускатель) находится в разомкнутом состоянии и замыкается выключатель Q₁.

При этом в цепь статора включены добавочные резисторы R_ДОБ. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U_1n = U_1НОМ – I_nR_ДОБ. После разгона двигателя замыкается выключатель Q₂ и обмотка статора включается на номинальное напряжение U_1НОМ. Подбором R_ДОБ можно ограничить пусковой ток до допустимого.

Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U²_1П, будет меньше и составляет (U_1П / U_1НОМ)² номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении R_ДОБ (R_ДОБI²_1n). Можно вместо резисторов R_ДОБ включить катушки с индуктивным сопротивлением Х_ДОБ, близким к R_ДОБ.

Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.

Автотрансформаторный пуск.

Кроме указанных способов можно применить так называемый автотрансформаторный пуск.

Соответствующая схема показана на рис.3.29.

Рис.3.29    

Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U_1П. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U_1ном.

Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в n раз меньше, т.е. ток при пуске в сети будет в n² раз меньше, чем при непосредственном пуске.

Этот способ, хотя и лучше рассмотренных в п.3.14.7, но значительно дороже.

Пуск двигателя с фазным ротором.

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется путем включения пускового реостата в цепь ротора, как это показано на рис.3.30.

Начала фаз обмоток ротора присоединяются к контактным кольцам и через щетки подключаются к пусковому реостату с сопротивлением Rp.

Приведенное к обмотке статора сопротивление пускового реостата Rp рассчитывается так, чтобы пусковой момент был максимальный, т.е. равен критическому. Так как при пуске скольжение  s_П = 1, то  s_П = 1 =  s_К , равенство М_П = М _Пmaх  = М_К будет обеспечено. Тогда

.

Пуск двигателя происходит по кривой, показанной на рис.3.31. В момент пуска  рабочая точка на механической характеристике находится в положении а, а при разгоне двигателя она перемещается по кривой 1, соответствующей полностью включенному реостату.

При моменте, соответствующем точке е , включается первая ступень реостата и момент скачком увеличивается до точки b – рабочая точка двигателя переходит на кривую 2; в момент времени, соответствующей точке d, выключается вторая   ступень реостата, рабочая точка скачком переходит в точку с и двигатель выходит на естественную характеристику 3 и затем в точку f. Реостат закорачивается, обмотка ротора замыкается накоротко, а щетки отводятся от колец.

Таким образом, фазный ротор позволяет пускать в ход асинхронные двигатели большой мощности при ограниченном пусковом токе. Однако этот способ пуска связан со значительными потерями в пусковом реостате.

Кроме того, двигатель с фазным ротором дороже двигателя с короткозамкнутым ротором. Поэтому двигатель с фазным ротором применяется лишь при больших мощностях и высоких требованиях к приводу.

36. Скольжение асинхронного двигателя.

Как
известно, ротор асинхронного двигателя
вращается в ту же сторону, что и магнитное
поле со скоростью, несколько меньшей
скорости вращения поля, так как только
при этом условии
в обмотке ротора будут индуцироваться
ЭДС и токи и на ротор будет действовать
вращающий момент.

Обозначим
скорость вращения поля (синхронная
скорость) через а
скорость вращения ротора через 2Тогда
разность 3называемая
скоростью скольжения, будет представлять
собой скорость ротора относительно
поля, а отношение скорости скольжения
к синхронной скорости, выраженное в
процентах, называют скольжением 4

Выразим
скольжение s через угловые
скорости вращения
поля и ротора 

откуда

Полученные
выражения подставим в формулу скольжения
(5. 7)

Выясним
влияние скольжения на мощность,
развиваемую двигателем.

Пусть мощность,
потребляемая двигателем, мощность,
развиваемая ротором при его вращении.
Тогда

длина окружности ротора,
R — его радиус, и —
силы, действующие на ротор (соответственно
электромагнитная и механическая). Тогда

Взяв
отношение получим:

но (обе
силы электромагнитные и в установившемся
режиме вращения действие равно
противодействию), тогда

откуда
окончательно имеем:

Из
полученного соотношения следует, что
мощность развиваемая
ротором асинхронного двигателя, зависит
от скольжения 5.

Если
скольжение выражать в процентах, то от
мощности потребляемой
двигателем из сети, преобразуется в
механическую мощность, а
остальные мощности расходуются
на покрытие потерь в двигателе, поэтому
для получения высокого КПД двигателя
скольжение необходимо делать возможно
меньшим.

На
практике у двигателей мощностью от 1 до
1000 кВА при номинальной нагрузке скольжение
составляет 3-6%, а при больших мощностях
— 1-3%. Так, при скоростях вращения магнитного
поля 3000, 1500 и 1000 об/мин скорости вращения
ротора обычно имеют соответственно
значения 2800,1410 и 930 об/мин.

Частота вращения
асинхронного двигателя

n = n₁ (1
– s) = (60f₁/p)
(1-s) (85)

Из этого выражения
видно, что ее можно регулировать, изменяя
частоту f₁ питающего
напряжения, число пар полюсов р и

Рис.
266. Схема переключения катушек обмотки
статора (одной фазы) для изменения числа
полюсов: а — при четырех полюсах; б —
при двух полюсах

скольжение s.
Последнее при заданных значениях момента
на валу М_вн и
частоты f₁ можно
изменять путем включения в цепь обмотки
ротора реостата.

Регулирование
путем изменения числа пар полюсов. Этот
способ позволяет получить ступенчатое
изменение частоты вращения. Для этой
цели отдельные катушки 1, 2 и 3, 4, составляющие
одну фазу (рис. 266), переключаются так,
чтобы изменялось соответствующим
образом направление тока в них (например,
с последовательного согласного соединения
на встречное). При согласном включении
катушек (рис. 266, а) число полюсов равно
четырем, при встречном включении (рис.
266, б) — двум. Катушки двух других фаз,
сдвинутые в пространстве на 120°,
соединяются таким же образом. Такое же
уменьшение числа полюсов можно осуществить
при переключении катушек с последовательного
на параллельное соединение. При изменении
числа полюсов изменяется частота
вращения n₁ магнитного
поля двигателя, а следовательно, и
частота вращения n его ротора. Если нужно
иметь три или четыре частоты вращения
n₁,
то на статоре располагают еще одну
обмотку, при переключении которой можно
получить еще две частоты. Существуют
двигатели, которые обеспечивают изменение
частоты вращения n₁ при
постоянном наибольшем моменте или при
приблизительно постоянной мощности
(рис. 267).

В
асинхронном двигателе число полюсов
ротора должно быть равно числу полюсов
статора. В короткозамкнутом роторе это
условие выполняется автоматически и
при переключении обмотки статора никаких
изменений в обмотке ротора выполнять
не требуется.

Рис.
267. Механические характеристики
двухскоростных асинхронных двигателей
с постоянным наибольшим моментом (а) и
постоянной мощностью (б)

Рис.
268. Механические характеристики
асинхронного двигателя при регулировании
частоты вращения путем включения
реостата в цепь обмотки ротора

Рис.
269. Схемы подключения асинхронного
двигателя к сети при изменении направления
его вращения

В
двигателе же с фазным ротором в этом
случае надо было бы изменять число
полюсов обмотки ротора, что сильно
усложнило бы его конструкцию, поэтому
такой способ регулирования частоты
вращения используется только в двигателях
с коротко-замкнутым ротором. Такие
двигатели имеют большие габаритные
размеры и массу по сравнению с двигателями
общего применения, а следовательно, и
большую стоимость. Кроме того, регулирование
осуществляется большими ступенями; при
частоте f₁ =
50 Гц частота вращения поля n₁ при
переключениях изменяется в отношении
3000:1500:1000:750.

Крутящий момент

Крутящий момент определяется как вращающий или крутящий момент силы вокруг оси. Крутящий момент «T», создаваемый силой «F», действующей на тело, движущееся по окружности радиуса «r» (рис. 1), равен:

T = Fxr

Если «F» выражено в ньютонах, а «r» измеряется в метрах, тогда единицей крутящего момента является ньютон-метр (Н-м).

Рисунок 1

Работа, совершаемая этой силой за один оборот = Сила x расстояние

= F x 2 Δr Джоули

Пусть

N = оборот в секунду.
P = Развиваемая мощность.
Развиваемая мощность = F x 2 ΔrN Дж/сек.
P = Fxrx2 ΔN
P = T x 2 ΔN
T = P/2 ΔN
Пусть w = угловая скорость = 2 ΔN
T = P/ω — (1)

В случае асинхронного двигателя мощность развитая = E ₁ I ₂ CosØ2

где

E ₁ = ЭДС статора
I ₂ = ток ротора
CosØ2 = угол коэффициента мощности ротора.
Подставляя это значение в уравнение (1):
Крутящий момент, T = E ₁ I ₂ COSø2 / 2 ΔN
T α E ₁ I ₂ COSø2
AS 1 / 2ΔN-постоянный коэффициент = K
T = K E ₁ I ₂ COS o2 -2 -2 -2 -2- — (2)
Также E ₁ α Ø
, где Ø = поток на полюс статора, поэтому мы можем написать:
T = K ₁ Ø I ₂ Cos Ø2
, где K ₁ = другая константа.

ПУСКОВОЙ МОМЕНТ (Ts)

Крутящий момент, развиваемый двигателем в момент пуска, называется пусковым моментом.

Пусть:

E ₁ = ЭДС ротора. на фазу при простоях (т. е. при пуске).
R ₂ = сопротивление ротора на фазу
X ₂ = реактивное сопротивление ротора на фазу в состоянии покоя
Z ₂ = √(R ₂ ² + X = полное сопротивление ротора на фазу в состоянии покоя
Тогда ток ротора, I ₂ = E ₂ /Z ₂ = R ₂ /√(R ₂ ² + X ₂ 2

93)

Коэффициент мощности, cos Ø2 = r ₂ / z ₂ = R ₂ / √ (R ₂ ² + x ₂ ² )
Из равных (2) ² )
от Equation (2)
² ) крутящий момент, Ts = K ₁ E ₁ I ₂ Cos Ø2
Подставляя значения I ₂ и Cos Ø2 получаем:
Ts = K ₁ √ 2 (R ₂ ² + X ₂ ² )) ( R ₂ / √(R ₂ ² + X ₂ ² )
Ts = ((K ₁ E ₁ ² R ₂ )/ (R ₂ ² + X ₂ ² )) ——(3)
Если напряжение питания «V» постоянно, то и поток «Ø» и «E ₁ » постоянны:
Ts = (K ₁ E ₁ ² ) ( R ₂ / √(R ₂ ² + X ₂ ² ))
Ts = K ₂ (R _{2/ (R 2 ² + x 2 ² )) —— (4)
TS = K 2 (R 2 ² / Z 2 ² 2 / Z 2 ² )
где K 2 = K 1 E 1 ²}

Из приведенного выше уравнения видно, что значение пускового момента можно увеличить за счет увеличения сопротивления ротора.

В случае короткозамкнутого ротора сопротивление ротора фиксировано и мало по сравнению с его реактивным сопротивлением. Следовательно, пусковой момент таких двигателей очень плохой. Такие двигатели бесполезны, когда двигатель должен запускаться при больших нагрузках.

Пусковой момент можно увеличить, добавив дополнительные сопротивления в цепь ротора двигателя с контактными кольцами при пуске. Следовательно, двигатели с контактными кольцами используются там, где двигатель должен запускаться при больших нагрузках.

УСЛОВИЕ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО ПУСКОВОГО МОМЕНТА

Условие максимального пускового момента можно найти, дифференцируя уравнение момента (4) по w.r. на «R ₂ » и приравняв его к нулю:

Пусковой момент будет максимальным, когда сопротивление ротора на фазу будет равно реактивному сопротивлению ротора на фазу.

КРУТЯЩИЙ МОМЕНТ (Tr)

Когда ротор начинает вращаться, относительная скорость между ротором и вращающимся полем статора уменьшается. Следовательно, ЭДС ротора которая прямо пропорциональна относительной скорости, также уменьшается. Следовательно, ЭДС индукции становится скольжением, умноженным на ЭДС индукции. в состоянии покоя.

Следовательно, в рабочем состоянии Er = SE ₂ .

Также частота ЭДС индукции становится fr = sf, поэтому реактивное сопротивление в рабочем состоянии становится Xr = SX ₂ :

Из уравнения (2).

В рабочем состоянии Крутящий момент, Tr =K ₁ Er Ir Cos Ø2

где:

УСЛОВИЕ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

к R ₂ и приравняем его к нулю, получим:

R ₂ = SX ₂

Следовательно, крутящий момент в рабочем состоянии максимален при таком значении скольжения «S», которое делает межфазное реактивное сопротивление ротора равным реактивное сопротивление ротора на фазу.

МОМЕНТ ВЫДВИЖЕНИЯ

Рабочий момент становится максимальным при значении скольжения, при котором реактивное сопротивление ротора на фазу равно сопротивлению ротора на фазу. Это проскальзывание называется проскальзыванием при максимальном крутящем моменте, а этот крутящий момент называется максимальным или тяговым крутящим моментом, или пробивным крутящим моментом, или опрокидывающим крутящим моментом.

При моменте отрыва R ₂ = SX ₂ или S = ​​R ₂ /X ₂ подставив это значение в уравнение (5) рабочего момента:

Значение K ₃ может быть равно «3/2ΔNs». Из приведенного выше уравнения видно, что при «скольжении» максимальный крутящий момент может быть получен путем изменения сопротивления ротора до тех пор, пока оно не станет равным реактивному сопротивлению ротора.

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ КРУТЯЩИМ МОМЕНТОМ И СКОЛЬЖЕНИЕМ

Семейство кривых крутящего момента/скольжения показано на рис. 3.17 для диапазона от S = 0 до S = 1 с сопротивлением ротора в качестве параметра. Мы видели, что:

T = K ₃ ( SE ₂ R ₂ / (R ₂ ² + (SX ₂ )) ²

Понятно, что когда S = 0, T = 0, кривая начинается с точки «0».

При нормальных скоростях, близких к синхронности, член «SX ₂ » мал и, следовательно, пренебрежимо мал. на «R ₂ »

T α S/R ₂

Или T α S, если R ₂ является константой.

Следовательно, при малых значениях S кривая крутящего момента/скольжения представляет собой приблизительно прямую линию. По мере увеличения скольжения (для увеличения нагрузки на двигатель) момент также увеличивается и становится максимальным при S = ​​R ₂ /Х ₂ . Этот крутящий момент, как обсуждалось выше, называется вытягиванием или максимальным крутящим моментом. По мере дальнейшего увеличения скольжения (т.е. падения скорости двигателя) при дальнейшем увеличении нагрузки двигателя значение R ₂ становится пренебрежимо малым по сравнению с SX ₂ . Следовательно, для больших значений скольжения:

T α S /(SX ₂ ) ² α 1/S

любое дальнейшее увеличение нагрузки двигателя приводит к уменьшению крутящего момента, развиваемого двигателем. В результате двигатель замедляется и в конце концов останавливается. Следовательно, устойчивая работа двигателя находится между значениями S = ​​0 и тем значением «S», которое соответствует максимальному крутящему моменту.

Электрические машины — кривая скорости крутящего момента асинхронного двигателя

Крутящий момент асинхронного двигателя

Уравнения крутящего момента

Как и во всех вращающихся механических системах в установившемся режиме, крутящий момент можно найти из мощности и механической скорости

\[
\tau=\frac{P}{\omega}
\]

В случае асинхронной машины электромагнитный момент, создаваемый машиной, до вычета механических (или вращательных) потерь определяется как

\[
\tau = \frac{P_{conv}}{\omega_m}
\]

Использование определений мощности, преобразованной через мощность воздушного зазора и механическую скорость как функцию синхронной скорости:

\[
\begin{выровнено}
\tau & = \frac{(1-s)P_{gap}}{(1-s)\omega_s} \\
\tau & = \frac{P_{пробел}}{\omega_s}
\end{выровнено}
\]

Заменив запись мощности воздушного зазора через ток ротора, крутящий момент теперь можно записать через ток ротора и скольжение, что дает уравнение крутящего момента асинхронного двигателя: 92R_2}{с\омега_с}
\]

не дает простого понимания того, как крутящий момент машины зависит от скорости, поскольку ток ротора является функцией скольжения. Чтобы построить кривую скорости вращения,
нам нужно сначала решить модель схемы, чтобы найти ток ротора. В отсутствие
компьютера, это в лучшем случае утомительный процесс. Множественные решения приведенного выше уравнения для крутящего момента при различных
проскальзывания можно упростить, упростив модель эквивалентной схемы. Рассмотрим пофазную эквивалентную схему на рис. 1:

Рис. 1. Схема замещения асинхронного двигателя по фазам

Статорную часть схемы замещения (вместе с намагничивающей ветвью) можно заменить на
эквивалентная схема Тевенина. В схеме Thevenin фазное напряжение статора было заменено его эквивалентом Thevenin,

\[
\begin{выровнено}
\vec{V}_{TH} & =\frac{jX_m}{R_1+j\left(X_1+X_m\right)}\vec{V}_1 \\
V_{TH} & = |\vec{V}_{TH}|
\end{выровнено}
\]

и импедансы были заменены эквивалентными импедансами Thevenin.

\[
\begin{выровнено}
Z_{TH} & =\left(R_{1}+jX_1\right)|| jX_m \\
Z_{TH} & = \frac{jX_m\left(R_1+jX_1\right)}{R_1+jX_1+jX_m} \\
Z_{TH} & = R_{TH}+jX_{TH}
\end{выровнено}
\]

Рис. 2. Пофазный асинхронный двигатель в эквивалентной схеме модели

Использование схемы на рис. 2 значительно упрощает расчет тока ротора

\[
\begin{выровнено}
\vec{I}_2 & =\frac{\vec{V}_{TH}}{Z_{TH}+Z_2} \\
\vec{I}_2 & =\frac{\vec{V}_{TH}}{\left(R_{TH}+\frac{R_2}{s}\right)+j\left(X_{TH} +X_2\справа)}
\end{выровнено}
\] 92 } \frac{R_2} {s\omega_s}
\end{выровнено}
\]

Используя приведенное выше уравнение, можно напрямую построить график зависимости крутящего момента от проскальзывания.

Кривая скорости вращения

Общая кривая

Используя уравнение крутящего момента Тевенина, относительно легко вычислить крутящий момент как функцию проскальзывания. Это показано на рис. 3 в диапазоне проскальзывания от +1 до -1. Помня, что \(\omega_m=(1-s)\omega_s\), скольжение +1 соответствует скорости \(\omega_m=-\omega_s\) или \(n_m=-n_s\), а скольжение -1 соответствует скорости \(\omega_m=2\omega_s\), \(n_m=2n_s\).

Рис. 3. Момент асинхронного двигателя — кривая скорости

Рабочие области

Кривая крутящий момент-скорость делится на три рабочие области:

1. Торможение, \(n_m \lt 0\), \(s \gt 1\)
   Крутящий момент положителен, а скорость отрицательна. Учитывая уравнение преобразования мощности

   \[
   P_{conv}=(1-s)P_{пробел}
   \]

   можно видеть, что если преобразованная мощность отрицательна (от \(P=\tau \omega\))
   тогда мощность воздушного зазора положительна. то есть мощность течет от статора к ротору, а также в ротор от
   механическая система. Эта операция также называется затыканием.
   Этот режим работы можно использовать для быстрой остановки машины. Если двигатель движется вперед, его можно остановить
   поменяв местами подключения к двум из трех фаз. Переключение двух фаз приводит к изменению
   направление движения магнитного поля статора, эффективно переводя машину в режим торможения в противоположном направлении.

2. Движение, \( 0 \lt n_m \lt n_s \), \( 0 \lt s \lt 1 \)
   Крутящий момент и движение в одном направлении. Это самый распространенный режим работы.
3. Генерация,\(n_m \gt n_s\), \(s \lt 0\)
   В этом режиме снова крутящий момент положительный, а скорость отрицательная. Однако, в отличие от затыкания,

   \[
   P_{conv}=(1-s)P_{пробел}
   \]

   указывает, что если преобразованная мощность отрицательна, мощность воздушного зазора тоже. В этом случае энергия поступает от механического
   системы, в цепь ротора, затем через воздушный зазор в цепь статора и внешнюю электрическую систему.

Характеристика крутящего момента двигателя

Наибольший интерес представляет двигательная область кривой крутящий момент-скорость асинхронной машины.
На приведенных ниже графиках показано несколько различных кривых крутящего момента и скорости из-за различий в конструкции двигателей. Общие черты
интерес отмечены и обсуждаются ниже.

Рис. 4. Графики крутящего момента и скорости в автомобильной области

• \(\tau_{rated}\). Номинальный крутящий момент машины. Это проектная рабочая точка.
• \(\тау_{начало}\). Начальный крутящий момент машины, когда машина находится в состоянии покоя. 92R\) потери будут чрезмерными.)
• \(\тау_{пу}\). Тяговый момент машины. В некоторых машинах самая низкая точка по крутящему моменту скорости
  кривая между пуском и вытягиванием не является пусковым крутящим моментом. В этом случае важно знать тяговый момент. Это минимальный крутящий момент
  что двигатель может разогнаться до желаемой рабочей скорости.

В установившемся режиме работы асинхронный двигатель будет работать на скорости, при которой момент механической нагрузки равен
крутящий момент, развиваемый двигателем. На низких скоростях разница между крутящим моментом двигателя и крутящим моментом нагрузки ускоряет машину.
Нормальная работа находится справа от максимального крутящего момента \(\left(s\lt s_{po}\right)\). В этой области увеличение крутящего момента нагрузки приведет к замедлению двигателя, увеличивая крутящий момент двигателя до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие. Слева от момента отрыва такое равновесие не может быть достигнуто. Механически,

\[
\tau_{двигатель}-\tau_{нагрузка}=J\frac{d\omega_m}{dt}
\]

где \(J\) — инерция вращения механической системы.

Момент вытягивания

Уравнение крутящего момента Тевенина использовалось выше для построения кривой крутящий момент-скорость асинхронной машины.