2.3 Расчет и построение механических характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

2.3.1 Естественная механическая характеристика в двигательном режиме

Наиболее распространенным методом является построение механической характеристики асинхронного двигателя по пяти характерным точкам, определяющим рабочие режимы в следующих координатах:

1. пусковой режим М = М_п; S = 1, (ω = 0);

2. режим снижения пускового момента M=M_MIN; S=S_MIN, (ω = ω_MIN);

3. критический режим М = М_К; S = S_К, (ω = ω_К);

4. номинальный режим М = М_Н; S = S_Н, (ω = ω_Н);

5. идеальный холостой ход М = 0; S = 0, (ω = ω₀).

При этом считаются заданными паспортные данные двигателя:

1. номинальная мощность двигателя, Р_Н, кВт

2. номинальное напряжение линии, U_Н, В

3. номинальная частота вращения вала двигателя, n_H, об/мин

4. коэффициент пускового тока, К_п

5. коэффициент пускового момента, μ_п

6. коэффициент критического момента, μ_MAX

7. коэффициент минимального момента, μ_MIN

8. коэффициент полезного действия двигателя номинальный, η_Н

9. коэффициент мощности двигателя номинальный, cosφ_H

1. Определить номинальный вращающий момент двигателя М_Н. Освободившись от внесистемной единицы измерения частоты вращения

вала двигателя n_H, об/мин,

Определим Мн:

(3.1)

2. Определить максимальный (критический) момент двигателя М_MAX. Известно, что коэффициент критического момента

тогда ,Н*м (3.2)

3. Определить пусковой момент двигателя М_П.

тогда ,Н*м (3.3)

Аналогично пусковому и критическому, минимальный момент

определяется, как

тогда ,Н*м

4. Определить номинальный ток двигателя.

,

,А (3.4)

5. Определить пусковой ток двигателя Iп. Известно, что коэффициент пускового тока двигателя

тогда ,А (3.5)

6. Определить скольжение ротора двигателя при номинальном режиме

загрузки S_Н. В общем случае скольжение определяется, как

,

где ω – текущее значение угловой скорости;

ω₀ – синхронная угловая скорость или угловая скорость магнитного поля статора, определяемая как

, с^-1

где ƒ- промышленная частота сети (ƒ=50Гц);

p – число пар полюсов статора, определяемое по типу двигателя.

Скольжение при номинальном режиме загрузки двигателя определится как

, (3.6)

7. Определить мощность, потребляемую двигателем из сети при номинальной нагрузке, Р₁. Мощность статора Р₁ и ротора Р₂ связаны через к.п.д., тогда

, (3.7)

8. построить механическую характеристику двигателя M=f(S).

Из приведенных выше координат пяти характерных точек механической характеристики двигателя M=f(S) в двигательном режиме остается определить значение критического скольжения S_K по следующей формуле

, (3.8)

Пример построения характеристики приведен на рисунке 3.1, следует отметить, что традиционно расположение функции M=f(S) сориентировано на совпадение с началом координат величины ω=0, тогда соответствующие этой точке значение скольжения будет S =1, а для ω=ω₀, S=0. Таким образом, скольжение изменяется обратно частоте вращения. Кроме того для электропривода принято ориентировать механическую характеристику так, что ω₀ и S откладываются по ординате, а М - по абсциссе, отсюда и написание функции ω₀ = ƒ(M) или S = ƒ(M).