Рабочие характеристики асинхронного двигателя; Школа для электриков: электротехника и электроника

Рисунок 1: Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Кривая производительности асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя выражают графически зависимость скорости n2, КПД η, эффективного момента (момента на валу) M2, коэффициента мощности cos φ и тока статора I1 от эффективной мощности P2 при U1 = const f1 = const.

Характеристика скорости n2 = f(P2). Скорость вращения ротора асинхронного двигателя n2 = n1(1 — s).

Скольжение s = Pe2/Pem, т.е. скольжение асинхронного двигателя, а значит и его скорость, определяется отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно предположить, что P2 = 0, и поэтому s ≈ 0 и n20 ≈ n1.

По мере увеличения нагрузки на валу асинхронного двигателя отношение s = Pe2/Pem увеличивается, достигая значений 0,01 — 0,08 при номинальной нагрузке. Соответственно, зависимость n2 = f(P2) представляет собой кривую, слегка наклоненную к оси абсцисс. Однако по мере увеличения активного сопротивления ротора двигателя r2′ наклон этой кривой увеличивается. В этом случае изменение частоты асинхронного двигателя n2 с изменением нагрузки P2 увеличивается. Это связано с тем, что с увеличением r2′ возрастают электрические потери в роторе.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рис. 1: Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Отношение M2 =f(P2). Зависимость полезного момента на валу асинхронного двигателя М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением М2 = Р2/ ω2 = 60 Р2/ (2πn2) = 9,55 Р2/ n2,

где P2 — полезная мощность, Вт; ω2 = 2πf 2/ 60 — угловая скорость вращения ротора.

Из этого выражения следует, что если n2 = const, то график M2 =f2(P2) — прямая линия. Но в асинхронном двигателе скорость вращения ротора уменьшается при увеличении нагрузки P2, поэтому полезный момент на валу M2 увеличивается не так быстро, как нагрузка, поэтому график M2 =f (P2) имеет кривую.

Векторная диаграмма асинхронного двигателя при низкой нагрузке

Отношение cos φ1 = f (P2). Поскольку ток статора асинхронного двигателя I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует работе в режиме холостого хода. Причина в том, что ток холостого хода I0 остается практически неизменным при любой нагрузке. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора мал и в основном реактивный (I1 ≈ I0). Результирующий сдвиг фаз тока статора относительно напряжения значителен (φ1 ≈ φ0), лишь немного меньше 90° (рис. 2).

Коэффициент мощности асинхронных двигателей обычно не превышает 0,2 на холостом ходу. По мере увеличения нагрузки двигателя активная составляющая I1 увеличивается, и коэффициент мощности растет, достигая своего максимального значения (0,80 — 0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увеличение нагрузки на валу двигателя сопровождается уменьшением cos φ1, что объясняется увеличением индуктивного сопротивления ротора (x2s) вследствие увеличения скольжения и, соответственно, частоты тока ротора.

Для повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей необходимо, чтобы двигатель всегда или, по крайней мере, большую часть времени работал с нагрузкой, близкой к номинальной. Это может быть гарантировано только при правильном выборе мощности двигателя. Если двигатель значительную часть времени работает без нагрузки, рекомендуется уменьшить напряжение U1, подаваемое на двигатель, чтобы увеличить cos φ1. Например, в двигателе, который работает с обмотками статора, соединенными в треугольник, это можно сделать, соединив обмотки статора в звезду, что уменьшит фазное напряжение в один раз. Это уменьшает магнитный поток статора и, следовательно, намагничивающий ток примерно в один раз. Кроме того, активная составляющая тока статора немного увеличивается. Все это способствует увеличению коэффициента мощности двигателя.

На рис. 3 показаны графики cos φ1 асинхронного двигателя на нагрузке с обмотками статора, соединенными в звезду (кривая 1) и в треугольник (кривая 2).

Зависимость cos 966;1 от нагрузки, когда обмотки статора двигателя соединены в звезду (1) и треугольник (2)

Рис. 3 Зависимость cos φ1 от нагрузки при соединении обмоток статора в звезду (1) и треугольник (2)

где E2 — ЭДС, наводимая в неподвижной обмотке ротора потоком Фmax, В.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя — это зависимость между потребляемым током I1 и мощность P1КПД, cos φ и скольжение s на эффективную механическую мощность P2. Эти характеристики определяются при постоянном напряжении U1 и частота f1 сети снабжения.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя могут быть получены экспериментально и рассчитаны по электрической схеме.

Ниже показано, как рассчитать рабочие характеристики асинхронного двигателя с помощью электрической схемы.

Система многофазного тока, обычно трехфазного, протекает в обмотке статора асинхронной машины и создает вращающееся магнитное поле (магнитный поток Ф) в воздушном зазоре машины.

Вращающееся магнитное поле, в свою очередь, наводит ЭДС в проводниках обмотки ротора, что вызывает протекание тока I в закороченной обмотке ротора.2. Этот ток, взаимодействуя с магнитным потоком Ф, создает механическую силу, которая стремится привести ротор во вращательное движение в направлении магнитного поля.

Определите частоту, при которой магнитное поле машины пересекает проводники ротора. Эта частота равна, об/мин:

Определите частоту ЭДС f2которая индуцируется магнитным полем асинхронной машины в проводниках ротора, Гц:

Если считать, что n2=n1s [см. уравнение (9)], тогда мы можем написать

Из уравнения (11) следует, что если ротор машины неподвижен (n=0, s=l), то частота ЭДС, наведенной в роторе, равна частоте сети. По мере увеличения скорости вращения ротора ЭДС уменьшается и будет равна нулю на синхронной частоте. На Рисунок 13 показывает изменение скольжения, частоты и ЭДС в роторе в зависимости от скорости вращения ротора.

Рисунок 13: Зависимость скольжения s, частоты f2 и ЭДС, наведенная в роторе, E2, в зависимости от скорости вращения асинхронного двигателя n

Из закона электромагнитной индукции следует, что при гармоническом изменении магнитного поля ЭДС, наведенная в обмотке, равна:

где f — электрическая частота, Гц; w — число последовательно соединенных витков фазы; kна стороне — коэффициент обмотки; Фmax — максимальное значение рабочего потока, подключенного к обмотке, Vb.

Зная частоту f2 в роторе позволяет определить ЭДС ротора E2 при любой скорости (скольжении), V, как

где w2 — число витков последовательно соединенной обмотки ротора; kr2 — коэффициент обмотки ротора.

Подстановка f2 из уравнения (11) дает, V,

где E2 — ЭДС, наводимая в неподвижной обмотке ротора потоком Фmax, В.

Обратимся теперь к важному для анализа работы асинхронного двигателя вопросу о зависимости вращающегося магнитного потока двигателя от режима работы машины. Чтобы проиллюстрировать эту зависимость, давайте сначала определим, что такое ЭДС E1 индуцирует этот поток в каждой фазе обмотки статора, V:

где w1 — число витков одной фазы статора; krt1 -коэффициент намотки обмотки статора.

Напряжение U1приложенная к статору, уравновешивается ЭДС E1 и падение напряжения I1z1 во внутреннем резисторе z1=r1+jx1 обмотки статора (x1— индуктивное сопротивление обмотки, определяемое потоком рассеяния) . Когда нагрузка двигателя изменяется от нуля (без нагрузки) до номинальной нагрузки, падение напряжения составляет 5-10% от приложенного напряжения. Поэтому с достаточной для качественного анализа точностью можно предположить, что напряжение U1 полностью компенсируется ЭДС E1, т.е.

Учитывая уравнение (15), можно легко заключить, что ЭДС и вращающийся магнитный поток двигателя зависят от напряжения, подаваемого на двигатель. При постоянном напряжении fluxmax остается приблизительно постоянным независимо от изменения нагрузки двигателя.

Сначала рассмотрим явления, происходящие в машине с заблокированным ротором и закороченной обмоткой ротора. Асинхронный двигатель в этом режиме похож на трансформатор с закороченной вторичной обмоткой. Разница заключается в том, что вторичный магнитный контур отделен от первичного воздушным зазором, первичная обмотка (статор) и вторичная обмотка (ротор) равномерно распределены по контуру, а магнитное поле вращается.

Как следует из уравнения (14) и Рис. 13ЭДС, наведенная в обмотке ротора, когда он неподвижен, максимальна. Поэтому ток, протекающий через обмотки статора и ротора, также будет наибольшим. Этот режим называется режимом короткого замыкания (SCM). Ток статора в этом режиме называется током короткого замыкания и превышает номинальный ток в 4-7 раз. Асинхронный двигатель в таких условиях нельзя оставлять на долгое время при полном напряжении из-за перегрева обмоток, что может привести к несчастным случаям.

Для определения тока короткого замыкания двигателя проводится испытание на короткое замыкание. Испытание заключается в подаче пониженного напряжения на двигатель с заторможенным (неподвижным) ротором и регулировке этого напряжения для установления номинального тока. Напряжение, подаваемое на двигатель при эксперименте с коротким замыканием, невелико (15-20%) по сравнению с номинальным напряжением. На основании этого эксперимента можно определить в условиях безопасной эксплуатации двигателя ток короткого замыкания /k при номинальном напряжении A:

где Uоценивается — номинальное напряжение, В; Uк — испытательное напряжение короткого замыкания при номинальном токе, В; Iном — номинальный ток, А.

Измерение в этом испытании с помощью ваттметра мощности короткого замыкания Pкна одну фазу двигателя, коэффициент мощности короткого замыкания

и эквивалентное активное сопротивление статора и ротора двигателя, rk, в режиме однофазного короткого замыкания, Ом,

Это эквивалентное активное сопротивление равно сумме сопротивления статора и сопротивления ротора. Концепция уменьшения сопротивления и реактивности ротора будет представлена ниже.

Определив угол φc по cosφc в формуле (18), легко найти эквивалентное реактивное сопротивление двигателя в условиях короткого замыкания, Ом:

Индуктивное реактивное сопротивление xk равно сумме индуктивного сопротивления статора и уменьшенного индуктивного сопротивления ротора.

Поскольку скорость ротора двигателя в этом режиме равна нулю, его механическая мощность также равна нулю. Потери в стали во время эксперимента с коротким замыканием очень малы, поскольку вращающийся магнитный поток мал. Таким образом, мощность Pккоторый подается в машину, почти полностью используется для нагрева проводников обмоток статора и ротора. То же самое можно сказать о коротком замыкании при полном напряжении.

Теперь представьте, что обмотка ротора разомкнута, а обмотка статора включена. Через обмотку ротора ток не протекает, и асинхронный двигатель подобен трансформатору, но в режиме холостого хода (ХХ). Поскольку в выводах ротора не течет ток, механическая сила не возникает, и ротор остается неподвижным.

Затем в обмотке статора протекает ток холостого хода I0которая создает магнитодвижущую силу (МДС), необходимую для создания магнитного потока Фmax. Поскольку в магнитной цепи асинхронного двигателя имеется разрыв, для создания магнитного потока требуется относительно больший ток, чем в трансформаторе. Для двигателей большой и средней мощности ток ХХ составляет 25-35%, а для двигателей малой мощности — 35-60% от номинального тока.

Индуктированная электродвижущая сила в неподвижном роторе может быть определена из формулы (14), предполагая, что скольжение в этом режиме равно 1. Отношение ЭДС в обмотке статора к ЭДС в обмотке ротора называется коэффициентом трансформации ЭДС и может быть определено из формулы

Мощность, потребляемая двигателем в режиме XX, когда ротор неподвижен, расходуется на потери в выводах статора двигателя, потери на намагничивание и вихревые токи в стали статора и стали ротора.

Следует отметить, что режим ХХ при неподвижном роторе очень похож на режим, который возникает, когда асинхронный двигатель не выполняет полезную работу и вращается на холостом ходу. В этом случае скорость вращения ротора двигателя почти синхронна, а скольжение около нуля [см. формулы (4), (9) и рис. 13]. Электродвижущая сила в роторе будет близка к нулю, и поэтому, как и в режиме XX с неподвижным ротором, ток в роторе практически равен нулю. Когда вращающийся двигатель разгружен, ток в обмотке статора, как и в случае стационарного двигателя без нагрузки, зависит в основном от МП, необходимого для создания магнитного потока Фmax.

Когда ротор вращается, в двигателе возникают потери, которых нет при неподвижном роторе; это потери из-за механического трения и вентиляционные потери. Однако, когда скорость вращения ротора становится приблизительно синхронной, потери в стали ротора двигателя исчезают, поскольку магнитное поле теперь движется очень медленно относительно ротора, и его сталь почти не перемагничивается. Поэтому потери и, следовательно, мощность в обоих режимах холостого хода одинаковы.

Асинхронная машина в режиме холостого хода может быть представлена следующей схемой рис. 14. Для определения параметров и характеристик двигателя, помимо испытания на короткое замыкание, проводится XX испытание, во время которого ток обмотки статора I0 (A) и потребление энергии P0 (W). Это позволяет определить сопротивление в цепи холостого хода двигателя и коэффициент мощности XX:

Рисунок 14: Схема первичной цепи (статора) асинхронного двигателя, работающего в режиме холостого хода

Рассмотрим теперь общий случай режима нагрузки, когда ротор вращается с частотой меньше XX. Определим ток, протекающий через обмотку ротора во всем диапазоне рабочих условий. ЭДС, наводимая вращающимся магнитным потоком в обмотке ротора, зависит при постоянном напряжении только от скольжения и может быть найдена из (14). Ток ротора, конечно, зависит от ЭДС, наведенной в роторе, и от сопротивления обмотки ротора, причем сопротивление цепи в случае переменного тока определяется не только активным сопротивлением проводников обмотки, но и ее индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивление обмотки ротора изменяется так же, как ЭДС ротора E2sОм:

где L2 — индуктивность обмотки ротора, Гн; x2— индуктивность утечки неподвижной обмотки ротора при s=l , Ом.

Теперь, используя закон Ома для цепей переменного тока, найдите ток ротора, A:

Учитывая (14) и (23), уравнение (24) можно записать по-другому:

Таким образом, видно, что при скольжении, равном или близком к нулю (это соответствует синхронной или почти синхронной скорости вращения ротора), ток ротора равен нулю или очень мал. Это то же самое, что было указано выше для режима XX с вращающимся ротором. При уменьшении скорости двигателя, т.е. при увеличении скольжения, ток увеличивается из-за увеличения ЭДС ротора, но увеличение тока ограничивается увеличением индуктивного сопротивления ротора.

Если числитель и знаменатель выражения (25) для тока ротора I2 на s, получаем следующую формулу:

Из этого следует, что если предположить, что ротор неподвижен и его активное сопротивление изменяется обратно пропорционально скольжению, то через его обмотку будет протекать точно такой же ток, как если бы это был вращающийся ротор. Удобство этого преобразования заключается в том, что оно позволяет рассматривать неподвижный ротор (неподвижный вторичный контур) вместо вращающегося ротора (вращающийся вторичный контур).

Однако для изучения процессов, происходящих в асинхронных машинах, и расчета их характеристик удобнее заменить реальную обмотку ротора эквивалентной обмоткой с тем же числом витков в фазе, что и первичная обмотка (обмотка статора), т.е. вместо обмотки ротора с числом витков в фазе m2количество витков на фазу w2 и коэффициент обмотки kr2 мы предполагаем, что обмотка ротора имеет число фаз m, число витков на фазу w1 и коэффициент обмотки kr1. Это преобразование называется преобразованием обмотки ротора в обмотку статора. Легко видеть, что в этом случае магнитный поток Ф будет наводить ЭДС в эквивалентной (уменьшенной) обмотке ротора, которая равна ЭДС обмотки статора E2‘=E1 (для заштрихованной области мы будем ссылаться на уменьшенные количества).

Замена обмотки ротора не должна изменять потребляемую мощность, потери, магнитодвижущую силу или фазу обмотки. Из этого условия определяются значения тока, активного сопротивления и индуктивного сопротивления обмотки ротора.

Согласно (13), мы имеем, V

Из уравнений (27) вытекает отношение ЭДС приведенной и действительной обмоток заторможенного ротора, которое называется коэффициентом ЭДС или коэффициентом трансформации напряжения. Она равна:

Из условия неизменности магнитодвижущих сил F2‘ =F2 следует, что

Отсюда следует соотношение между токами, которое мы называем коэффициентом трансформации тока. Она равна:

Из условия неизменности потерь в обмотке ротора следует, что

где kr=kIkU — множитель сопротивления.

В связи с условием, что фаза тока ротора не изменяется

Процесс сокращения схемы ротора показан на рисунке Рис. 15. Из схемы обмотки ротора (Рис. 15aмы переходим к стационарному контуру ротора (Рис. 15,b), а затем подвести обмотку ротора к обмотке статора (Рис. 15,c).

Рис. 15. эквивалентные схемы: a — вращающаяся обмотка ротора; b — неподвижная обмотка ротора; c — обмотка ротора, сведенная с обмоткой статора

Поскольку теперь ЭДС E1 первичной обмотки теперь равна ЭДС2вторичной обмотки, мы можем соединить соответствующие точки обмотки статора и обмотки ротора вместе. В результате получается эквивалентная электрическая схема асинхронного двигателя, показанная на рисунке рис. 16. Здесь активное сопротивление rm отражает наличие потерь в моторной стали. Для двигателей средней и большой мощности удобнее использовать упрощенную схему, показанную на рис. Рис. 17.

Рис. 16. Эквивалентная схема Т-образного двигателя

Рис. 17. Упрощенная схема L-образного асинхронного двигателя

По последней диаграмме легко найти токи и ЭДС в обмотках, входную и выходную мощность и потери мощности при любой скорости вращения двигателя. Для этого нам нужно только найти скольжение, соответствующее заданной частоте n, по формуле формула (4) и вычислить сопротивление r2/s в цепи в соответствии с Рисунок 17. Затем легко найти намагничивающий ток I0 и инжектированный ток I2‘ в цепи ротора, A:

Таким образом, электрические потери в обмотке статора трехфазного двигателя (m1=3), W:

Электрические потери в обмотке ротора (W) можно найти, сначала вычислив из (30) приведенное сопротивление ротора r2‘ (Ом):

Полная активная мощность, передаваемая от статора к ротору, как видно из диаграммы (рис. 17), будет равна, W:

Эта мощность передается ротору электромагнитным путем и поэтому называется электромагнитной мощностью.

Если из электромагнитной мощности вычесть мощность электрических потерь в обмотке ротора, то мы получим полную механическую мощность двигателя, Вт:

Общая механическая мощность затрачивается на вращение приводного механизма (полезная механическая мощность) и на покрытие механической Pwm.p и дополнительные Pнапример. потери в самом двигателе. Полезная механическая мощность P2 равна, W:

КПД двигателя, по определению, равен отношению отдаваемой мощности (полезная механическая мощность) к потребляемой мощности (активная электрическая мощность). Разница между ними заключается в потерях в двигателе, Вт:

где Pм.п.=m1I02rm — магнитные потери или потери в стали. Таким образом, КПД двигателя равен:

Использование первого или второго выражения для эффективности зависит от того, какая из мощностей, P1 или P2— известно. На практике чаще всего используется первое выражение (38).

Используя эквивалентный график, можно также определить ток, потребляемый двигателем из сети, — ток статора, который равен сумме двух токов. Первый — это ток XX, который течет в цепи 1 (Рисунок 17) и не изменяется при изменении скорости вращения ротора, второй — ток ротора I2‘, который определяется по (32). Путем геометрического сложения этих двух токов можно получить ток обмотки статора. Это геометрическое дополнение показано в рис. 18. Углы φ2‘, φ0необходимые для построения, можно найти с помощью диаграммы замещения (см. рис. 17):

Таким образом, зная параметры диаграммы замещения (r1, x1, r2‘, х2‘, rm, xm) и приложенное напряжение U1 (сетевое напряжение) можно определить полезную мощность, токи, потери, КПД и коэффициент мощности двигателя при различном скольжении (скорости) на основе вышеприведенных формул.

Рис. 18. Диаграмма тока асинхронного двигателя

Зависимость потребляемого тока I1 и мощность P1КПД, cosφ и коэффициента скольжения s до эффективной механической мощности P2 называется кривой производительности двигателя. Эти характеристики определяются при постоянном напряжении U1 и частота f1 сети снабжения. Пример рабочей характеристики приведен в Рис. 19.

Рис. 19: Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рассмотрим рабочие характеристики асинхронного двигателя. На холостом ходу (эффективная мощность P2-0) скольжение s также равно нулю (скорость вращения ротора n почти синхронна), сопротивление r2/’s бесконечна (см. рис. 17), а ток I2‘==0. Через обмотку статора протекает ток холостого хода I0. Коэффициент мощности η равен нулю, поскольку эффективная мощность P2а коэффициент мощности равен коэффициенту мощности для тока холостого хода (cosφ1=cosφ0).

При увеличении нагрузки скорость вращения ротора уменьшается, а скольжение s увеличивается. Увеличение s приводит к уменьшению сопротивления цепи 2 (см. рис. 17).см. рис. 17) и увеличивает ток ротора и, соответственно, ток статора. По мере увеличения полезной мощности КПД двигателя также увеличивается, как и коэффициент мощности.

Как правило, номинальная мощность на валу двигателя достигается уже при небольшом снижении скорости вращения ротора, а весь диапазон рабочих режимов находится в пределах от 0 до 2-5% скольжения.

Поэтому кривая скоростной характеристики n=f(P2) асинхронного двигателя имеет небольшой наклон к оси абсцисс. Характеристика такого типа называется жесткой характеристикой. Соответственно, характеристическая кривая s=f(P2Характеристика s=f(P) слабеет по мере увеличения нагрузки. В асинхронном двигателе скорость вращения ротора меньше скорости вращения возбуждения, что обеспечивает индукцию электромагнитного поля, генерацию тока 1% в обмотке ротора и электромагнитный момент, который заставляет ротор вращаться.

Характеристика cosφ=f(P2) лежит в диапазоне значений меньше 1, поскольку асинхронный двигатель всегда потребляет ток I0практически независимо от нагрузки в диапазоне мощностей от P0 к П2≈Рноминальный. W XX обычно φ0< 0,2, т.е. содержит большой реактивный компонент. По мере увеличения нагрузки cosφ быстро растет и достигает своего максимального значения при мощности P2≈Р2nom. При увеличении нагрузки выше номинальной cosφ немного уменьшается.

Эффективность достигает своего максимального значения при P2≈ (0,6÷0,8)Р2nom и уменьшается при дальнейшем увеличении нагрузки. Поскольку двигатель обычно работает с переменной нагрузкой, изменяющейся в диапазоне (0,6-1)P2nomКПД в этом диапазоне изменения нагрузки должен быть достаточно высоким.

Из анализа (16.4) следует, что для заданного коэффициента трансформации ki напряжения UA/ UBемкость Cра6 достигает кругового вращающегося поля только в одном строго определенном режиме работы двигателя. Даже при изменении режима работы (нагрузки) ток IAи фазовый угол φAи поэтому Cr.o.b.соответствующее круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, вращающееся поле двигателя становится эллиптическим, и эффективность двигателя ухудшается. Обычно для расчета Cведомый обычно рассчитывается для номинальной нагрузки или близкой к ней.

Эксплуатационные характеристики асинхронных двигателей

Кривые КПД асинхронного двигателя (рис. 13.7) выражаются графически скоростью n2КПД η, эффективный крутящий момент (крутящий момент на валу) M2, коэффициент мощности cos φ, и ток статора I1 от эффективной мощности P2 в U1 = const f1 = const.

Реакция на скорость n2 = f(P2). Скорость вращения ротора асинхронного двигателя

Скольжение в соответствии с (13.5) s = Pэ2/ Pem(13.24), т.е. скольжение двигателя, а значит и его скорость, определяется отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности Pэмп.. Пренебрегая электрическими потерями в роторе во время холостого хода, можно предположить, что Pэ2 = 0, и поэтому s ≈ 0 и n20 ≈ n1. По мере увеличения нагрузки на вал

Рис. 13.7. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

двигателя, отношение (13.24) увеличивается, достигая значений 0,01-0,08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим соотношением n2 = f(P2) представляет собой кривую, слегка наклоненную к оси абсцисс. Однако, поскольку сопротивление ротора r2‘ увеличивается, наклон этой кривой увеличивается. В этом случае колебания скорости n2 при колебаниях нагрузки P2 увеличить. Это объясняется тем, что с ростом r2‘ увеличиваются электрические потери в роторе [см. (13.3)].

Отношение M2 =f(P2). Зависимость полезного момента от вала двигателя M2 на полезную мощность P2 определяется выражением

где P2 — полезная мощность, Вт; ω2 = 2πf 2/ 60 — угловая частота вращения ротора.

Асинхронный конденсаторный двигатель имеет две обмотки на статоре, которые занимают одинаковое количество пазов и смещены друг относительно друга на 90°. Одна из обмоток, основная, подключается непосредственно к однофазной сети, а другая вспомогательная обмотка подключается к той же сети, но через рабочий конденсатор Cра6 (рис. 16.7, а).

В отличие от рассмотренного выше однофазного асинхронного двигателя, в конденсаторном двигателе вспомогательная обмотка не отключается после запуска и остается включенной в течение всего времени работы, так что емкость Cведомый вызывает сдвиг фаз между токами и .

Рисунок 16.7: Двигатель конденсатора:

a — с рабочей емкостью, b — с рабочей и пусковой емкостью, c механические характеристики; 1 — рабочая мощность, 2 — рабочая и пусковая мощность

эффективные числа витков вспомогательной и основной обмоток; kAи кB— коэффициенты обмотки статора.

Из анализа (16.4) следует, что для заданного коэффициента трансформации ki напряжения UA/ UBемкость Cра6 достигает кругового вращающегося поля только в одном строго определенном режиме работы двигателя. Даже при изменении режима работы (нагрузки) ток IAи фазовый угол φAи поэтому Cr.o.b.соответствующее круговому полю. Таким образом, если нагрузка двигателя отличается от расчетной, вращающееся поле двигателя становится эллиптическим, и эффективность двигателя ухудшается. Обычно для расчета Cr.t.o. обычно рассчитывается для номинальной нагрузки или близкой к ней.

При относительно высоком КПД и коэффициенте мощности (cos φ1 = 0,80 ÷ 0,95), конденсаторные двигатели имеют неудовлетворительные пусковые характеристики, так как емкость Cведомый обеспечивает круговое поле только при расчетной нагрузке, а при запуске двигателя поле статора имеет эллиптическую форму. Пусковой момент обычно составляет менее 0,5MNOM.

Для увеличения пускового момента параллельно с увеличением Cведомый добавляется параллельно с емкостью Cназывается начальной емкостью (рис. 16.7, б).. Значение Cзапустить выбирается при условии, что при запуске двигателя будет получено круговое поле статора, т.е. будет получен максимальный пусковой момент. В конце запуска мощность Cзапустить должен быть выключен, так как при небольшом скольжении в обмотке статора емкостью C и индуктивностью L, может возникнуть резонанс напряжений, так что напряжение на обмотке и конденсаторе может быть в два-три раза выше, чем напряжение сети.

При выборе типа конденсатора следует помнить, что его рабочее напряжение зависит от значения амплитуды синусоидального напряжения, приложенного к конденсатору Uc. В случае кругового вращающегося поля это напряжение (В) больше, чем напряжение сети U1и определяется выражением

Рисунок 16.8: Схема подключения двухфазного двигателя к трехфазной системе

Конденсаторные двигатели иногда называют двухфазными двигателями, потому что обмотка статора этого двигателя содержит две фазы. Двухфазные двигатели также могут работать без конденсатора или другого ЧЭ, если на фазы обмотки статора подается двухфазная система напряжения (два напряжения одинаковой величины и частоты, но смещенные на 90°). Для получения двухфазной системы напряжения можно использовать трехфазную линию с нейтральным проводом, соединив обмотки статора, как показано на рисунке 16.8, и: одна обмотка для сетевого напряжения UABа другой — для фазного напряжения Uc через автотрансформатор AT (для выравнивания напряжений фазных обмоток двигателя). Возможно включение двигателя без нейтрального провода (рис. 16.8, b), В этом случае обмотка двигателя сдвигается по фазе на 120°, что вызывает некоторое ухудшение характеристик двигателя.

10. . Синхронные машины. Конструкция и принцип работы SM. SG, работа с симметричной нагрузкой. Реакция якоря с активной, индуктивной и емкостной нагрузками. Основные уравнения электрического равновесия и векторные диаграммы. Основные характеристики СГ, работающего с симметричной нагрузкой. Зависимость от короткого замыкания.

Конструкция и принцип работы синхронных машин

Синхронные машины делятся на машины с открытыми полюсами и машины со скрытыми полюсами (рис. 3.2).
Статор синхронной машины имеет ту же структуру, что и статор асинхронной машины, и называется якорем. Трехфазная обмотка якоря синхронной машины имеет такое же количество полюсов, как и ротор. На рисунке 3.2 условно показаны только клеммы запуска фазы. A, B, C На схеме на рисунке 3.2 показаны только клеммы запуска фаз для A, C.

Рисунок 3.2
1 — статор (якорь); 2 — ротор (индуктор); 3 — обмотка возбуждения

Ротор синхронной машины имеет обмотку возбуждения, которая через два ползуна и щетки подключена к источнику постоянного тока. Обмотка возбуждения предназначена для создания основного магнитного потока в машине. Ротор вместе с обмоткой возбуждения называется индуктором.
Если ротор синхронной машины вращается со скоростью n и возбуждается, то поток возбуждения будет наводить ЭДС в обмотке якоря с частотой .
Машина кажущегося полюса. На рис. 3.3,а показано магнитное поле обмотки возбуждения в воздушном зазоре явнополюсной синхронной машины в диапазоне полюсных делений t. Распределение индукции магнитного поля на внутренней поверхности якоря показано на рис. 3.3,б. Фактическое распределение (1) магнитной индукции, в силу своего несинусоидального характера, может быть разложено на основную составляющую (2) и высшие гармоники.

Рис.3.4 Рис.3.3

Вышеуказанные гармоники обмотки возбуждения вызывают основную и высшую гармоники ЭДС в обмотке якоря. Высшие гармоники ЭДС малы, поскольку соответствующие гармоники индукции магнитного поля малы, а также из-за укороченного шага обмотки якоря и ее распределения.
Амплитуда основной гармоники поля составляет
,
где — амплитуда фактического распределения индукции поля; — коэффициент формы обмотки возбуждения; — минимальный воздушный зазор; — максимальный воздушный зазор; — длина дуги вершины полюса;a — коэффициент полюсной дуги; — магнитная проницаемость воздуха; — коэффициент воздушного зазора; — коэффициент насыщения магнитной цепи вдоль продольной оси (продольная ось d совпадает с продольной осью симметрии каждого полюса индуктора, поперечная ось q центр между соседними главными полюсами); — магнитодвижущая сила (МДС) полюса обмотки возбуждения; wf, если — число витков и ток обмотки возбуждения.
Обычно , , , что позволяет получить высокие значения коэффициента формы поля
Неэквивалентная полюсная машина. На рис.3.4,а показано магнитное поле обмотки в воздушном зазоре синхронной машины с неявной полярностью за весь период полюсного деления t. Распределение индукции магнитного поля на внутренней поверхности якоря показано на рис.3.4,б. Фактическое распределение (1) магнитной индукции имеет трапециевидную форму, которая может быть разложена на основную составляющую (2) и высшие гармоники.
Амплитуда основной гармоники поля обмотки
где — коэффициент формы обмотки возбуждения; — коэффициент намотки обмотки возбуждения; y — это отношение числа пазов обмотки возбуждения к общему числу пазов внешней поверхности индуктора. Обычно , что позволяет получить

Зависимость КПД двигателя от мощности вала аналогична зависимости КПД трансформатора от полезной мощности. Р2. Здесь также потери в обмотках пропорциональны квадрату токов, и зависимость токов от мощности Р2 является приблизительно линейным.

Кривая производительности асинхронного двигателя

Характерные кривые двигателя представляют собой зависимость угловой скорости Q2 или скорость вращения п2, электромагнитный момент M, ток статора Iv коэффициент мощности cos(p) и КПД двигателя от мощности нагрузки Р2 при постоянном напряжении обмотки статора. Примерный вид рабочих характеристик показан на рис. 3.10.1, где зависимости для коэффициента мощности и КПД приведены в абсолютных значениях, а все остальные зависимости в относительных единицах.

Кривые КПД трехфазного асинхронного двигателя

Рис. 3.10.1. Кривые КПД трехфазного асинхронного двигателя

Скорость вращения вала в номинальном режиме работы лишь на несколько процентов ниже скорости вращения магнитного поля, характеристическая кривая

— (Р2) является почти линейным. В соответствии с соотношением Р2 = Q2М о

при почти постоянной скорости вращения вала электромагнитный момент увеличивается с ростом мощности Р2 по закону, который также близок к линейному.

Зависимость от тока 1Х аналогична зависимости между первичным током трансформатора и мощностью нагрузки — при увеличении мощности увеличивается ток ротора, поэтому ток статора также увеличивается, что компенсирует размагничивающий эффект тока ротора и обеспечивает постоянство магнитного потока вращающегося магнитного поля. В отличие от трансформатора, ток холостого хода которого составляет всего несколько процентов от номинального тока, ток холостого хода асинхронного двигателя может достигать 50% от номинального тока. Это связано с тем, что в магнитной цепи двигателя имеется воздушный зазор, который значительно увеличивает его магнитное сопротивление.

Как вы знаете, коэффициент мощности — это оценка соотношения активной и полезной мощности. Р< и реактивной мощности двигателя и численно равен сдвигу фаз cos обмотки статора по отношению к напряжению:

При изменении нагрузки двигателя от холостого хода до номинального режима работы реактивная мощность остается практически неизменной, так как ее величина определяется обратимыми процессами периодического сохранения энергии магнитного поля машины, магнитный поток которой поддерживается практически постоянным.

В режиме холостого хода, когда необратимые процессы преобразования энергии определяются только тепловыми потерями и поэтому активная мощность низкая, коэффициент мощности также низкий — 0,06-0,2. По мере увеличения нагрузки на валу увеличивается активная мощность и, при неизменной реактивной мощности, увеличивается коэффициент мощности, который достигает своего наибольшего значения (0,7-0,95) в режиме работы, близком к номинальному. Дальнейшее увеличение момента сопротивления на валу приводит к некоторому снижению коэффициента мощности, так как увеличение токов обмоток приводит к насыщению машины, к образованию значительных полей рассеяния, а процессы энергообмена в этих магнитных контурах вызывают соответствующее увеличение реактивной мощности и соответствующее снижение коэффициента мощности. (Магнитная индукция машины в зоне зацепления в номинальном режиме работы близка к насыщению — так устроены асинхронные машины для общепромышленного применения).

В связи с массовым применением асинхронных двигателей в народном хозяйстве, их рациональная эксплуатация, исключающая работу машины с низким коэффициентом мощности, приобретает большое экономическое значение для снабжения предприятий. В частности, следует избегать длительного вращения роторов асинхронного двигателя без нагрузки, следя за тем, чтобы мощность оборудования, приводимого в движение асинхронным двигателем, не отклонялась значительно от номинальной мощности машины. Если при непрерывной работе асинхронного двигателя его средняя эффективная мощность не превышает 45% от номинальной мощности, двигатель должен быть заменен подходящим двигателем меньшей мощности.

Если двигатель работает с полной нагрузкой в сочетании со значительной недогрузкой, что делает коэффициент мощности неприемлемо низким, принимаются специальные меры для увеличения коэффициента мощности. Таким образом, когда асинхронный двигатель работает со значительной недогрузкой (например, когда Р2 0), и по мере увеличения нагрузки на валу (эффективной мощности) КПД двигателя увеличивается. При нагрузках, близких к номинальной мощности, КПД двигателя максимален. При дальнейшем увеличении нагрузки КПД начинает снижаться из-за быстрого роста потерь в обмотке.

Зависимость КПД двигателя от мощности вала аналогична зависимости КПД трансформатора от полезной мощности. Р2. Здесь также потери в обмотках пропорциональны квадрату токов, и зависимость токов от мощности Р2 является приблизительно линейным.

Большинство двигателей работают с переменной нагрузкой, обычно их средняя нагрузка меньше номинальной. Это учитывается при проектировании, обеспечивая максимальный КПД (равенство потерь в обмотках и в магнитопроводе) при недогрузке машины (0,7-0,8)Р2мама.

Задание 3.10.1 На рис. 3.10.2 показаны данные заводской таблички для

На заводской табличке указан трехфазный асинхронный двигатель.

Для задачи 3.10.1

Рис. 3.10.2. Для задания 3.10.1

Как соединить фазы обмотки статора двигателя при подключении к сети 380 В? Определите активную мощность двигателя P1nom, текущий /1nom и крутящий момент на валу Mном при номинальной нагрузке.

Двигатели, предназначенные для подключения к трехфазной сети 220/380 В, имеют обмотки статора, каждая фаза которых рассчитана на работу при напряжении 220 В, т.е. 1Uном = 200 В. Поскольку на фазу обмотки статора может подаваться только напряжение 220 В, а напряжение сети составляет 380 В, обмотка статора должна быть включена в конфигурации «звезда».

Для симметричной трехфазной цепи активная мощность P, = 3f/(j/(J)cos P » J » = 735 об./мин, Piom = (2л/60) пps = wIIOM/9,55, затем Miom = 9,55Р2но1>|UM = 974 Нм.

Задача 3.10.2: Как изменятся ток, мощность и cos f двигателя из предыдущей задачи, если двигатель будет работать с моментом M’ = 0,5MM’ = 0,5M.?

  • Крутящий момент М’ = 487 Н — м.
  • 2. частота вращения п= (п< + пном)/2 = (1000 + 735)/2 = 867,5 об/мин.
  • 3. механическая мощность Р2 = M’n’/9,55 = 44 кВт.
  • Электроэнергия с низким КПД изменяется в диапазоне нагрузки (0,45 — 1,0)P1nom равен Р[ = 44/0,921 = 48 кВт.
  • 5. реактивная мощность остается неизменной (поскольку напряжение питания остается неизменным) и равна Q = QH0M = PlH0Mtg9 = 50,5 квар.
  • 6. полная мощность 5′ = ^/(P,’) 2 + ((2j) 2 = 69,7 кВ — А.
  • 7. коэффициент мощности = P[/S’ = 48/69,7 = 0,69.

Задача 3.10.3 В таблице 3.10.1 приведены некоторые данные по трехфазным асинхронным двигателям, работающим в номинальных условиях. Найдите ответы на все вопросы, заданные в таблице для вашей альтернативы.

Номинальная скорость nн это число оборотов в минуту, указанное на заводской табличке, которое соответствует номинальному режиму работы. 2.

2 — Основные характеристики электродвигателей

Номинальный режим работы электродвигателя определяется на основании данных, указанных в паспорте двигателя. В этом режиме двигатель должен соответствовать требованиям, установленным ГОСТом.

Существует восемь различных режимов работы, из которых можно выделить основные:

— Непрерывная номинальная работа;

— Кратковременный номинальный режим с периодом работы 10, 30 и 90 мин;

— Прерывистый номинальный режим работы с временем переключения (SW) 15, 25, 40, 60%, с продолжительностью одного цикла не более 10 мин.

Номинальная мощность Pн механическая мощность, доступная на валу при номинальном режиме работы, как указано на заводской табличке. Номинальная мощность выражается в Вт или кВт.

Номинальная скорость nн число оборотов в минуту, указанное на заводской табличке, соответствующее номинальному режиму работы.

Номинальный крутящий момент — крутящий момент, создаваемый двигателем на валу при номинальной мощности и номинальной скорости:

Мн — номинальный крутящий момент, Нм (1 кгс м = 9,81 Нм ≈ 10 Нм);

Рн — номинальная мощность, кВт;

nн — Номинальная скорость, об/мин.

Номинальная эффективность hn электродвигателя — это отношение его номинального значения

номинальный крутящий момент электродвигателя к мощности, потребляемой из сети при номинальном напряжении:

Рн — номинальная мощность, кВт;

Uн — номинальное напряжение (сеть), В;

Iн — Номинальный ток, A;

cosφн — номинальный коэффициент мощности.

Номинальная сила тока это ток, при котором работает двигатель. Фактическое значение номинального тока может отличаться от паспортного значения двигателя в пределах указанных допусков на КПД и коэффициент мощности.

Максимальный крутящий момент Наибольший крутящий момент электродвигателя развивается, когда обмотки соединены во время работы, а момент сопротивления вала постепенно увеличивается выше номинального, при условии, что напряжение на зажимах электродвигателя и частота переменного тока остаются постоянными и равными номинальным значениям.

Начальный пусковой момент это момент, приложенный к двигателю, когда ротор неподвижен, напряжение и частота переменного тока номинальные, а обмотки находятся в рабочем состоянии.

Минимальный пусковой момент двигателя при запуске — это наименьший момент, развиваемый двигателем при рабочем соединении обмоток и при скорости от нуля до значения, соответствующего максимальному моменту (напряжение и частота на клеммах двигателя должны оставаться постоянными и равными их номинальным значениям).

Номинальная скорость После выходной мощности скорость вращения вала двигателя является еще одним параметром, который в значительной степени определяет конструкцию, размеры, стоимость и эффективность работы электропривода. Наиболее приемлемые частоты вращения в диапазоне мощностей от 0,6 до 100 кВт — 3000, 1500 и 1000 об/мин (синхронные). Электродвигатели со скоростью 750 об/мин (октополярные) в диапазоне низкой мощности имеют низкие энергетические показатели. При одинаковой мощности более скоростные двигатели имеют более высокий КПД и cosφ, к тому же они меньше и легче, что делает их дешевле.

Ток холостого хода I0 в значительной степени определяется намагничивающим током I. можно аппроксимировать как I0 = I0P . Для машин из

базовая конструкция, относительный ток холостого хода

I0 = (0,2—0,6)Iн (чем выше, тем ниже номинальная скорость и меньше мощность двигателя). Взаимосвязь между током холостого хода и скоростью вращения двигателя показана в таблице 2.1.

Таблица 2.1. Токи холостого хода для двигателей базовой конструкции

Среднее значение токов холостого хода

(доли от номинального тока) при синхронной скорости, об/мин

Угловая скорость асинхронных двигателей

Механические и электрические характеристики асинхронных трехфазных двигателей

В этой статье мы сосредоточимся на теме механических и электрических характеристик асинхронных двигателей. На примере асинхронного двигателя мы рассмотрим такие параметры, как мощность, работа, КПД, косинус фи, крутящий момент, угловая скорость, линейная скорость и частота. Все эти характеристики важны при проектировании оборудования, в котором в качестве привода используется электродвигатель.

Механической характеристикой электродвигателя является зависимость между угловой скоростью ω и моментом, который двигатель создает на валу, т.е. ω = f (M). Различают естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя.

Естественная механическая характеристика соответствует работе электродвигателя с номинальными параметрами при нормальных условиях эксплуатации. Искусственные механические характеристики соответствуют работе электродвигателя с параметрами, отклоняющимися от номинальных, например, с введением сопротивления, изменением напряжения питания, частоты и т.д.

Механические характеристики электродвигателей

Механические характеристики электродвигателей: 1 — абсолютно жесткие характеристики, 2 — жесткие характеристики, 3 — мягкие механические характеристики

Асинхронные двигатели сегодня особенно распространены в промышленности, поэтому остановимся на их механических характеристиках.

Естественное механическое поведение асинхронного двигателя

Естественные механические характеристики асинхронного двигателя

Возьмем в качестве примера AIR80V2U3.

Асинхронный электродвигатель АИР80В2У3

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

Номинальная механическая мощность на валу двигателя всегда указывается на заводской табличке двигателя. Это не та электрическая мощность, которую двигатель потребляет от сети.

Например, для двигателя AIR80V2U3 мощность 2200 Вт точно соответствует механической мощности на валу. Это означает, что в оптимальном режиме работы этот двигатель способен совершать механическую работу в 2200 джоулей в секунду. Обозначим эту мощность как P1 = 2200 Вт.

Номинальная механическая мощность асинхронного электродвигателя

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Чтобы определить кажущуюся мощность асинхронного электродвигателя по данным заводской таблички, необходимо учесть КПД. В случае с этим двигателем КПД составляет 83%.

Номинальная активная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Что это значит? Это означает, что только часть активной мощности, поступающей из сети в обмотку статора двигателя и необратимо потребляемой двигателем, преобразуется в механическую мощность на валу. Активная мощность равна P = P1/KPD. Для нашего примера на заводской табличке указано, что P1 = 2200, КПД = 83%. Поэтому P = 2200/0,83 = 2650 Вт.

Полная номинальная мощность асинхронного электродвигателя

Полная электрическая мощность, поступающая на статор двигателя из сети, всегда больше механической мощности на валу и больше активной мощности, необратимо потребляемой двигателем.

Полная номинальная мощность асинхронного электродвигателя

Чтобы найти полную мощность, просто разделите активную мощность на косинус фи. Поэтому полная мощность S = P/Cosφ. Для нашего примера P = 2650 Вт, Cosφ = 0,87. Следовательно, полная мощность S = 2650/0,87 = 3046 ВА.

Номинальная реактивная электрическая мощность асинхронного электродвигателя

Часть полной мощности, подаваемой на обмотку статора асинхронного двигателя, возвращается в сеть. Это и есть реактивная мощность Q.

Реактивная мощность связана с видимой мощностью через sinφ, а активная мощность и видимая мощность — через квадратный корень. Для нашего примера:

Q = √( 3046 2 — 2650 2 ) = 1502 VAR

Реактивная мощность Q измеряется в VAR — реактивных вольт-амперах.

Давайте теперь рассмотрим механические характеристики нашего асинхронного двигателя: номинальный крутящий момент на валу, угловую скорость, линейную скорость, скорость вращения ротора и ее связь с частотой питания двигателя.

Скорость вращения ротора асинхронного электродвигателя

На практике скорость вращения часто определяется частотой вращения, т.е. числом оборотов вала двигателя в минуту. Угловая скорость выражается в радианах в секунду (рад/с). Угловая скорость больше подходит для формул и расчетов, скорость вращения — для практической оценки скоростных характеристик двигателей.

На заводской табличке мы видим, что при питании переменным током частотой 50 Гц ротор двигателя делает 2870 оборотов в минуту при номинальной нагрузке, обозначим эту частоту как n1.

Скорость вращения ротора асинхронного электродвигателя

Что это значит? Поскольку магнитное поле в обмотках статора создается переменным током частотой 50 Гц, для однополюсного двигателя (такого как AIR80V2U3) частота «вращения» магнитного поля, синхронная частота n, оказывается равной 3000 оборотов в минуту, или равной 50 оборотам в секунду.

Поскольку двигатель асинхронный, обмотка ротора может создавать ЭДС и вращающий момент только при наличии разницы между скоростью вращения магнитного поля и скоростью вращения ротора. Эта разница называется скольжением (s). Ротор вращается с задержкой по отношению к величине скольжения .

Значение s можно определить, разделив разницу между синхронной и асинхронной частотой на синхронную частоту и выразив это значение в процентах:

s = ( ( n — n1 )/ n) *100%.

Для нашего примера s = ((3000 — 2870)/3000 ) *100% = 4,3%.

Угловая скорость асинхронного двигателя

Угловая скорость асинхронного двигателя

Угловая скорость ω выражается в радианах в секунду. Чтобы определить угловую скорость, просто переведите скорость вращения ротора n1 в обороты в секунду (f) и умножьте на 2 Pi, поскольку один полный оборот равен 2 Pi или 2*3,14159 радиан. Для двигателя AIR80V2U3 асинхронная частота n1 составляет 2870 оборотов в минуту, что соответствует 2870/60 = 47,833 оборотов в секунду.

Умножая на 2 Пи, имеем: 47,833*2*3,14159 = 300,543 рад/с. Можно перевести в градусы, для этого подставьте 360 градусов вместо 2 Пи, тогда для нашего примера мы получим 360*47,833 = 17220 градусов в секунду. Однако такие расчеты обычно выполняются в радианах в секунду. Поэтому угловая скорость ω = 2*Pi*f, где f = n1/60.

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Линейная скорость асинхронного электродвигателя

Линейная скорость v относится к устройству, на котором асинхронный двигатель установлен в качестве привода. Например, если на валу двигателя установлен шкив или, скажем, наждачный круг известного радиуса R, линейная скорость точки на краю шкива или круга может быть найдена по формуле:

Номинальный крутящий момент асинхронного двигателя

Каждый асинхронный электродвигатель характеризуется номинальным моментом Мн. Крутящий момент M связан с механической мощностью P1 через угловую скорость следующим образом:

Крутящий момент или момент силы, действующий на определенном расстоянии от центра вращения, сохраняется для двигателя, причем сила уменьшается по мере увеличения радиуса, и чем меньше радиус, тем больше сила, потому что:

Таким образом, чем больше радиус шкива, тем меньше сила, действующая на его край, и тем больше сила, действующая непосредственно на вал двигателя.

Номинальный крутящий момент асинхронного двигателя

Для примера двигателя AIR80V2U3 мощность P1 составляет 2200 Вт, а частота n1 равна 2870 об/мин или f = 47,833 об/мин. Следовательно, угловая скорость равна 2*Pi*f, т.е. 300,543 рад/с, а номинальный крутящий момент Mn равен P1/(2*Pi*f). Mn = 2200/(2*3,14159*47,833) = 7,32 Н*м.

Таким образом, все основные электрические и механические параметры асинхронного электродвигателя можно узнать из его заводской таблички.

Надеемся, эта статья помогла вам понять взаимосвязь между угловой скоростью, частотой, крутящим моментом, активной мощностью, эффективной мощностью, кажущейся мощностью и КПД двигателя.

Сохранить статью?
Услуги электромонтажа в Москве