Искусственные механические характеристики АД при изменении параметров цепей двигателя и питающей сети

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

При изменении подводимого к двигателю напряжения изменяется момент, т.к. он пропорционален квадрату фазного напряжения. Синхронная скорость и критическое скольжение, а также форма характеристики сохраняются (рис. 3.12.1).

Изменится величина скорости при М_Н, однако, это изменение будет незначительным. Уменьшение напряжения приводит к значительному снижению перегрузочной способности , но снижается и ток холостого хода. При U₁=U_1H магнитная цепь машины насыщена. Увеличение U₁ при f=const приводит при прочих 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 I_1H, и двигатель может нагреваться сверх допустимой температуры даже при отсутствии полезной нагрузки.

При уменьшении напряжения для преодоления нагрузки двигатель будет потреблять из сети ток, превышающий номинальное значение и при длительной работе может выйти из строя.

Для ограничения величины пускового тока к.з. АД при питании его от сети ограниченной мощности или уменьшения бросков тока и пускового момента, что важно для смягчения ударов в передачах, иногда в цепь статора вводят добавочное активное или индуктивное сопротивление. Величина сопротивления определяется желаемым значением пускового тока. Если требуется ограничить пусковой ток двигателя при номинальных условиях 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 (рис. 3.12.2).

При введении в цепь ротора AD добавочного активного сопротивления увеличивается критическое скольжение, , максимум момента (М_КР) смещается в сторону больших скольжений, а величина его не меняется, т.к. М_КР не зависит от активного сопротивления роторной цепи. Введение в цепь ротора R_доб используется для ограничения пускового тока и увеличения пускового момента (рис. 3.12.3). 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 эти силы действуют против направления вращения).

При изменении частоты питающей сети и U₁=const, изменяется скорость вращения магнитного поля машины ω₀= и критический момент (см. рис 3.12.4).

Изменяется и магнитный поток, причём 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 М_КР 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 М_С=const приводит к увеличению тока ротора, что видно из выражения , и потребляемого из сети тока, следовательно, к перегрузке обмоток двигателя при недоиспользованной стали. Поэтому для наилучшего использования двигателя желательно, чтобы поток был всегда 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 случае при изменении напряжения в той же степени, что и частоты, т.е. при перегрузочная способность двигателя особенно при частотах, меньших 0,5 f_1Н, будет уменьшаться (см. рис. 3.12.5).

Это объясняется влиянием падения напряжения на сопротивлениях обмотки статора, которое приводит к уменьшению напряжения на намагничивающем контуре обмотки статора, к уменьшению магнитного потока и, следовательно, к уменьшению критического момента двигателя.