Теория электропривода

Искусственные механические характеристики АД при изменении параметров цепей статора, ротора и питающей сети

Искусственные механические характеристики АД можно получить введением в цепь ротора или статора добавочного сопротивления, изменением величины и частоты питающего напряжения и т. п. Рассмотрим, какое влияние на механические характеристики двигателя оказывают перечисленные факторы.

1. При изменении подводимого к двигателю напряжения изменяется момент, т. к. он пропорционален квадрату напряжения.

Синхронная скорость w0 и критическое скольжение, а также форма характеристики сохраняются. Изменится величина скорости при МН, однако, это изменение будет незначительным. Уменьшение напряжения приводит к значительному снижению перегрузочной способности lМ, но снижается и ток холостого хода. При U1=UHOM магнитная цепь АД насыщена. Увеличение U1 при f=const приводит при равных условиях к быстрому увеличению тока намагничивания. Т. к. у двигателей нормального исполнения ток холостого хода , превышение U1 на (20¸30)% может увеличить I0 до значений, превышающих I1H, и двигатель может нагреваться сверх допустимой температуры даже при отсутствии полезной нагрузки.

2. Введение добавочного активного и индуктивного сопротивления в цепь статора. Для ограничения величины пускового тока к. з. АД иногда в цепь статора вводят добавочное активное или индуктивное сопротивления. При этом уменьшаются критический момент и критическое скольжение в двигательном режиме. Скорость, соответствующая критическому скольжению, несколько возрастает. Семейства механических характеристик для этих случаев изображены на рисунках.

Введение в цепь статора добавочных сопротивлений вызывает понижение напряжения на его зажимах и уменьшает броски тока и пускового момента, что важно для смягчения ударов в передачах. Правда, в добавочном активном сопротивлении теряется часть энергии, а введение добавочного индуктивного сопротивления уменьшает коэффициент мощности двигателя.

Величина сопротивления, включаемого в цепь статора, определяется желаемым значением пускового тока. Если требуется ограничить пусковой ток двигателя до значения I = α×I , , где α<1, то для этого полное сопротивление к. з. в начальный момент пуска должно быть , где - полное сопротивление к. з. при номинальных условиях.

Расчетные формулы для определения добавочных сопротивлений можно найти используя треугольники короткого замыкания. Видно, что

3. введение добавочного активного сопротивления в цепь ротора.

При введении в цепь ротора AD добавочного активного сопротивления увеличивается критическое скольжение, , максимум критического момента смещается в сторону больших скольжений, а величина его не меняется, т. к. он не зависит от активного сопротивления роторной цепи. Введение в цепь ротора добавочного активного сопротивления используется для ограничения пускового тока и увеличения пускового момента. Можно ввести такое Rдаб, при котором критическое скольжение окажется равным 1 , а пусковой момент двигателя равным критическому. Физически увеличение пускового момента объясняется увеличением активной составляющей тока ротора (увеличением числа проводников обмотки ротора, на которые электромагнитные силы действуют по направлению вращения и уменьшением числа проводников, на которые электромагнитные силы действуют против направления вращения). Семейство механических характеристик двигателя, соответствующих разным по величине Rдаб , введенным в цепь ротора, изображено на рисунке.

4. Изменение частоты питающей сети.

При изменении частоты питающей сети и Uсети=U1=const, меняется ω0= и критический момент, так как он зависит от частоты обратно пропорционально её квадрату. Изменяется и магнитный поток, при чём он уменьшается с ростом частоты и увеличивается при её уменьшении. Это видно из уравнения равновесия ЭДС для одной фазы статора: . Пренебрегая падением напряжения в цепи статора, можно написать для абсолютных значений ЭДС и напряжения при U1=const.

.

Отсюда видно, что при росте F1 поток уменьшается, а при уменьшении F1 Он растет. Этим объясняется и изменение критического момента двигателя и его перегрузочной способности.

Увеличение потока ведет к насыщению магнитной цепи машины, увеличению намагничивающего тока, следствием чего является ухудшение энергетических показателей двигателя. Уменьшение потока при постоянном моменте нагрузки приведет к увеличению тока ротора, что видно из выражения , и потребляемого из сети тока, следовательно, к перегрузке обмоток двигателя при недоиспользованной стали. В обоих случаях изменяется перегрузочная способность двигателя. Поэтому для наилучшего использования двигателя желательно всегда поток иметь постоянным. Для этого при изменении частоты необходимо изменять и величину подводимого напряжения, причем не только в функции частоты, но и в функции нагрузки. В простейшем же случае при изменении напряжения в той же степени, что и частоты, т. е. при , механические характеристики будут выглядеть так, как изображено на рисунке. Видно, что при изменении напряжения только в функции частоты по закону при частотах, меньших 0,5 f1Н перегрузочная способность двигателя будет уменьшаться. Это объясняется влиянием падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора, которое приводит к уменьшению напряжения на намагничивающем контуре обмотки статора, к уменьшению магнитного потока и следовательно, к уменьшению критического момента двигателя.