Характеристики двигателей переменного тока

Вопросы по теме:
Общие сведения о механических характеристиках электродвигателей.
Механические характеристики трехфазных асинхронных электродвигателей, однофазных и синхронных.
Механические характеристики двигателей постоянного тока.
Тормозные режимы электродвигателей и искусственные характеристики.

Общие сведения о механических характеристиках электродвигателей.
Механическая характеристика электро-двигателя – зависимость скорости вращения от электромагнитного момента, развиваемого электродвигателем в установившемся режиме, то есть ω=f(M).
Естественная характеристика соответствует основной схеме включения эл.дв. Номинальные параметры питающего напряжения.
Искусственная характеристика – включение эл.дв. по специальным схемам или неноминальные параметры питающего напряжения.
Жесткость – качественная оценка механической характеристики эл.дв.

Общие сведения о механических характеристиках электродвигателей.

Общие сведения о механических характеристиках электродвигателей.
М,
Н·м
ω,
рад/с
Механическая характеристика эл.дв.
3
2
1
4

Общие сведения о механических характеристиках электродвигателей.
1 – М.х. синхронного эл.дв. Абсолютно жесткая (β=∞).
2 – М.х. эл.дв. постоянного тока независимого возбуждения. Жесткая.
3 – М.х. эл.дв. постоянного тока последовательного возбуждения. Мягкая.
4 – М.х. асинхронного эл.дв. Переменная жескость.

Трехфазный асинхронных эл.пр.
Эл.пр. с АД – самый распространенный вид эл.пр.
в с.х. и промышленности.
АД применяют для нерегулируемого эл.пр. и регулируемого с использованием частотного преобразователя (ЧП).

Схемы включения АД
а) с фазным ротором
б) с к.з. ротором

Схема замещения АД
Для получения выражений электромеханической (эл.м.х.) и механической (м.х.) характеристик АД условно представляют в виде схемы замещения, на которой цепи статора и ротора представлены активными и индуктивными сопротивлениями.
На схеме замещения АД ЭДС и параметры цепи ротора приведены к цепи статора, что позволяет объединить две цепи соединительными элементами;
в действительности связь осуществляется через магнитное поле.
Приведение осуществляется с помощью коэффициента трансформации АД по ЭДС:

Схема замещения АД

Схема замещения АД
Расчетные формулы приведения имеют вид
где штрихом обозначены приведенные значения.

Схема замещения АД

Схема замещения АД
Как видно из схемы замещения, ЭДС статора равна приведенной ЭДС ротора, а ток намагничивания, определяющий магнитный поток АД протекающий по отдельной цепи, состоящей из сопротивлений контура намагничивания, представляет собой векторную сумму токов статора и приведенного роторного.

Электромеханическая характеристика АД
Электромеханическая характеристика АД получается из схемы замещения:

Электромеханическая характеристика АД
Эл.м.х. АД представляется в виде зависимости Ip от s. Переход к зависимости осуществляется с помощью формулы для скольжения:
По формуле 2 получаем эл.м.х. АД в различных точках: идеального холостого хода;
точка к.з. при отсутствии вращения ротора;
максимального значения тока ротора

Электромеханическая характеристика АД
Электромеханическая характеристика АД
0
-3
-2
-1
0
1
2
3

Механическая характеристика АД
Момент на валу АД по схеме замещения определяется как потери в цепи ротора:
откуда момент

Механическая характеристика АД
Потери мощности в цепи ротора ,
выраженные через механические координаты АД,
есть разность электромагнитной мощности
и полезной механической
мощности , т.е.

Механическая характеристика АД
Подставляя в формулу (8) формулу (2) получим:
Если вычислить производную выражения (9) по s и приравнять ее нулю, получим критический момент (исследование на экстремум)

Механическая характеристика АД
и критическое скольжение
Если разделить (9) на (10) то получим более удобную форму записи механической характеристики

Механическая характеристика АД
-1
-3
-2
-1
0
1
2
3

Механическая характеристика АД
Если пренебречь сопротивлением статора

Механическая характеристика АД
Если в (13) подставить номинальные значения момента и скольжения и обозначить (кратность максимального момента)
то получим формулу связывающую критическое и номинальное скольжения
эту формулу можно использовать для определения sК паспортным данным электродвигателя.

Механическая характеристика АД
Для малых скольжений можно пренебречь s/sк
В этом случае M=2Mк /sк