Электромагнитный момент и механические характеристики АД

Электромагнитный момент АД
Электромагнитный момент АД создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем.
М = Рэм /ω1 (13.11)
где ω1 = 2 π n1 /60 = 2π f1 (13.12)
М = Рэ2/ (ω1 s) = m1 I ′ 22 r′2 /(ω1 s)
т.е. электромагнитный момент асинхронного двигателя пропорционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Формула электромагнитного момента
Формула электромагнитного момента (параграф 13.2 стр. 166)
М = (13.14)
Параметры схемы замещения асинхронной машины r1, r '2 , х1 и х'2 , входящие в выражение (13.14), являются постоянными, так как их значения при изменениях нагрузки машины остается практически неизменными. Также постоянными можно считать напряжение на обмотке фазы статора U1 и частоту f1.
В выражении момента M единственная переменная величина — скольжение s, которое для различных режимов работы асинхронной машины может принимать разные значения в диапазоне от + ∞ до - ∞

Механическая характеристика
Механическая характеристика - зависимость момента от скольжения M = f (s) при U1 = const, f1 = const и постоянных параметрах схемы замещения.
при s = 0 и s = ∞ электромагнитный момент
М = 0.

Механическая характеристика
Максимальный момент и соответствующая ему величина критического скольжения: см. формулы 13.15 и 13.16
Упрощенные выражения критического скольжения
Sкр ≈ ± r/2 /(x1 +x/2) (13.17)
и максимального момента (Н м)
Mmax = ± (13.18)

Зависимость режимов от скольжения
Из (13.16) следует:
Mmax г > Мmах д
двигательный режим (0 < s ≤ 1), когда электромагнитный момент М является вращающим;
генераторный режим ( - ∞ < s < 0);
тормозной режим противовключением (1 < s < + ∞), когда электромагнитный момент М является тормозящим.

Зависимость М от U1
Из (13.14) следует: M ≡ U12.
Что отражается на эксплуатационных свойствах двигателя: даже небольшое снижение напряжения сети вызывает заметное уменьшение вращающего момента асинхронного двигателя.
Например, при уменьшении напряжения на 10% относительно номинального (U1 = 0,9Uном) электромагнитный момент двигателя уменьшается на 19% : M/ =0,92 M, где М— момент при номинальном напряжении сети, а М/ — момент при пониженном напряжении.

Пусковой момент АД
Пусковой момент АД (Н м):
Мп = (13.19)
Под действием Мп начинается вращение ротора АД, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент возрастает в соответствии с характеристикой М = f (s).
При sкр момент достигает максимального значения Мmах.
С дальнейшим нарастанием частоты вращения n (уменьшением S) момент М начинает убывать, пока не достигнет установившегося значения, равного сумме противодействующих моментов, приложенных к ротору двигателя: момента х.х. M0 и полезного нагрузочного момента (момента на валу двигателя) М2, т. е.
М = М0 + M2 = Mст (13.20)

Установившийся режим АД
Статический момент Мст равен сумме противодействующих моментов при равномерном вращении ротора (n2 = const).
Установившийся режим работы двигателя определится точкой на механической характеристике с координатами М = Мном и s = sном, где Мном и shom — номинальные значения электромагнитного мо­мента и скольжения.

Устойчивая работа АД
Устойчивая работа асинхронного двигателя возможна при скольжениях меньше критического (s < sкр), т. е. на участке ОА механической характеристики.
если двигатель работал в номинальном рехиме (Мном; shom), то име­ло место равенство моментов: Мном = M0 + М/2. Если произошло увеличение нагрузочного момента M2 до значения М'2, то равен­ство моментов нарушится, т. е. Мном < М0 + М'2, и частота враще­ния ротора начнет убывать (скольжение будет увеличиваться). Это приведет к росту электромагнитного момента до значения M' = М0 + М'2 (точка B), после чего режим работы двигателя вновь станет установившимся.

Если же при работе двигателя в номинальном режиме произойдет уменьшение нагрузочного мо­мента до значения М"2 то равенство моментов вновь нарушится, по теперь вращающий момент окажется больше суммы противодествующих: Мном > М0 + М″2 . Частота вращения ротора начнет возрастать (скольжение будет уменьшаться), и это приведет к уменьшению электромагнитного момента М до значения М" = М0 + М″2 (точка С); устойчивый режим работы будет вновь восстановлен, но уже при других значениях М и s.