Prilikom konstruisanja modela automatizovanog električnog pogona potrebno je uzeti u obzir složenost elektromehaničkih procesa koji se dešavaju u motoru tokom njegovog rada. Rezultate dobijene matematičkim proračunima treba provjeriti empirijski. Dakle, postoji potreba da se odrede karakteristike elektromotora tokom eksperimenta punog opsega. Informacije dobijene tokom ovakvog eksperimenta omogućavaju testiranje konstruisanog matematičkog modela. U članku se razmatra metoda za konstruiranje mehaničkih karakteristika asinhronog motora sa kaveznim rotorom, provodi se eksperimentalno ispitivanje izračunatih mehaničkih karakteristika na primjeru sistema koji se sastoji od asinhronog motora, na čiju osovinu se nezavisno pobuđuje DC motor se priključuje kao opterećenje, procjenjuje grešku proračuna i izvodi zaključak o mogućnosti korištenja dobivenih rezultata za dalja istraživanja. Prilikom izvođenja eksperimenta koristi se laboratorijski štand NTC-13.00.000.
asinhroni motor
DC motor
mehaničke karakteristike
ekvivalentno kolo
zasićenje magnetnog sistema.
1. Voronin S.G. Električni pogon aviona: Nastavno-metodički kompleks. - Vanmrežna verzija 1.0. - Čeljabinsk, 1995-2011.- ilustr. 493, list lit. - 26 naslova
2. Moskalenko V.V. Električni pogon: udžbenik za studente. viši udžbenik ustanove. - M.: Izdavački centar "Akademija", 2007. - 368 str.
3. Moshchinsky Yu. A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Određivanje parametara ekvivalentnog kruga asinkrone mašine pomoću kataloških podataka // Electricity. - br. 4/98. - 1998. - P. 38-42.
4. Tehnički katalog, drugo izdanje, ispravljeno i prošireno / Vladimir elektromotorni pogon. - 74 s.
5. Austin Hughes Osnove električnih motora i pogona, vrste i primjene. - Treće izdanje / Škola za elektroniku i elektrotehniku, Univerzitet u Lidsu. - 2006. - 431 rub.
Uvod
Asinhroni motor (AM) je električni motor koji je našao vrlo široku primjenu u raznim industrijama i poljoprivredi. IM sa kaveznim rotorom ima karakteristike koje ga čine široko rasprostranjenim: jednostavnost proizvodnje, što znači nisku početnu cenu i visoku pouzdanost; visoka efikasnost u kombinaciji sa niskim troškovima održavanja na kraju rezultira niskim ukupnim operativnim troškovima; mogućnost rada direktno iz AC mreže.
Načini rada asinhronog elektromotora
Kavezni motori su asinhrone mašine čija brzina zavisi od frekvencije napona napajanja, broja parova polova i opterećenja na vratilu. Općenito, održavanjem napona napajanja i frekvencije konstantnim, ako se zanemari promjena temperature, okretni moment vratila ovisit će o proklizavanju.
Moment arterijskog pritiska može se odrediti pomoću Klossove formule:
gdje je kritični momenat, kritični klizanje.
Osim motornog načina, asinhroni motor ima još tri načina kočenja: a) kočenje generatora sa izlaznom energijom u mrežu; b) kočenje protiv prekidača; c) dinamičko kočenje.
Sa pozitivnim klizanjem, kavezna mašina će delovati kao motor, sa negativnim klizanjem će delovati kao generator. Iz ovoga slijedi da će struja armature kaveznog motora ovisiti samo o klizanju. Kada mašina dostigne sinhroni broj obrtaja, struja će biti minimalna.
Generatorsko kočenje IM sa oslobađanjem energije u mrežu nastaje kada brzina rotora pređe sinhroni broj obrtaja. U ovom načinu rada elektromotor opskrbljuje aktivnu energiju u mrežu, a reaktivna energija potrebna za stvaranje elektromagnetskog polja se napaja elektromotoru iz mreže.
Mehanička karakteristika za način rada generatora je nastavak karakteristike motornog načina rada u drugi kvadrant koordinatnih osa.
Kočenje unazad odgovara smjeru rotacije magnetskog polja statora, suprotno rotaciji rotora. U ovom načinu rada klizanje je veće od jedinice, a brzina rotora u odnosu na brzinu polja statora je negativna. Struja u rotoru, a samim tim i u statoru, dostiže veliku vrijednost. Da bi se ova struja ograničila, u krug rotora se uvodi dodatni otpor.
Reverzni način kočenja nastaje kada se promijeni smjer rotacije magnetskog polja statora, dok rotor elektromotora i na njega povezani mehanizmi nastavljaju rotirati po inerciji. Ovaj način rada je moguć i u slučaju kada polje statora ne mijenja smjer rotacije, a rotor pod utjecajem vanjskog momenta mijenja smjer rotacije.
U ovom članku ćemo razmotriti konstrukciju mehaničkih karakteristika asinhronog motora u motornom režimu.
Izrada mehaničke karakteristike pomoću modela
Podaci iz pasoša AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - nazivni fazni napon, V; p=3 - broj parova polova namotaja; n=880 - nazivna brzina rotacije, o/min; Pn=1400 - nazivna snaga, W; In=5,3 - nazivna struja rotora, A; η = 0,615 - efikasnost nominalno, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) nominalni; J=0,021 - moment inercije rotora, kg m 2; Ki = 5,25 - višekratnik početne struje; Kp = 2,36 - višestrukost startnog momenta; Km = 2,68 - multiplicitet kritičnog momenta.
Za proučavanje režima rada asinhronih motora koriste se radne i mehaničke karakteristike koje se određuju eksperimentalno ili izračunavaju na osnovu ekvivalentnog kola (EC). Da biste koristili SZ (slika 1), morate znati njegove parametre:
- R 1, R 2 ", R M - aktivni otpor faza grananja statora, rotora i magnetizacije;
- X 1, X 2 ", X M - induktivna otpornost na curenje faza statora rotora i grane magnetizacije.
Ovi parametri su potrebni za određivanje startnih struja pri odabiru magnetnih startera i kontaktora, pri izvođenju zaštite od preopterećenja, za regulaciju i konfiguraciju upravljačkog sistema elektromotornog pogona i za simulaciju prolaznih procesa. Osim toga, neophodni su za proračun startnog režima IM, određivanje karakteristika asinhronog generatora, kao i pri projektovanju asinhronih mašina u cilju poređenja početnih i projektnih parametara.
Rice. 1. Ekvivalentno kolo asinhronog motora
Koristićemo metodologiju za proračun parametara ekvivalentnog kola za određivanje aktivnog i reaktivnog otpora faza statora i rotora. Vrijednosti efikasnosti i faktora snage pri parcijalnim opterećenjima potrebnim za proračun date su u tehničkom katalogu: pf = 0,5 - faktor djelomičnog opterećenja, %; Ppf = Pn·pf - snaga pri djelomičnom opterećenju, W; η _pf = 0,56 - efikasnost pri djelomičnom opterećenju, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) pri djelomičnom opterećenju.
Vrijednosti otpora u ekvivalentnom kolu: X 1 =4,58 - reaktancija statora, Ohm; X 2 "=6,33 - reaktancija rotora, Ohm; R 1 =3,32 - aktivni otpor statora, Ohm; R 2 "=6,77 - aktivni otpor rotora, Ohm.
Konstruirajmo mehaničku karakteristiku asinhronog motora koristeći Klossovu formulu (1).
Klizanje se određuje iz izraza oblika:
gdje je brzina rotacije IM rotora, rad/sec,
sinhrona brzina rotacije:
Kritična brzina rotora:
. (4)
Kritični slajd:
Tačku kritičnog momenta određujemo iz izraza
Određujemo početni moment koristeći Klossovu formulu na s=1:
. (7)
Na osnovu izvršenih proračuna konstruisaćemo mehaničku karakteristiku krvnog pritiska (slika 4). Da bismo to testirali u praksi, provest ćemo eksperiment.
Konstrukcija eksperimentalnih mehaničkih karakteristika
Prilikom izvođenja eksperimenta koristi se laboratorijski štand NTC-13.00.000 “Elektropogon”. Postoji sistem koji se sastoji od IM, na čiju osovinu je priključen motor jednosmerne struje sa nezavisnom pobudom (DCM) kao opterećenje. Potrebno je konstruisati mehaničku karakteristiku asinhronog motora koristeći podatke pasoša asinhronih i sinhronih mašina i očitavanja senzora. Imamo mogućnost promjene napona pobudnog namota DPT-a, mjerenja struja na armaturi sinhronog i asinhronog motora, te frekvencije rotacije vratila. Spojimo IM na izvor napajanja i opteretimo ga promjenom struje pobudnog namota DPT-a. Nakon provođenja eksperimenta, sastavit ćemo tablicu vrijednosti iz očitavanja senzora:
Tabela 1 Očitavanja senzora prilikom opterećenja asinhronog motora
gdje je Iv struja namotaja polja DC motora, I I je struja armature DC motora, Ω je brzina rotora asinhronog motora, I 2 je struja rotora asinhronog motora.
Podaci o pasošu sinhrone mašine tipa 2P H90L UHL4: Pn=0,55 - nazivna snaga, kW; Unom=220 - nazivni napon, V; Uv.nom=220 - nazivni napon pobude, V; Iya.nom=3,32 - nazivna struja armature, A; Iv.nom=400 - nazivna struja pobude, mA; Râ=16,4 - otpor armature, Ohm; nn=1500 - nazivna brzina rotacije, o/min; Jdv=0,005 - moment inercije, kg m 2; 2p p =4 - broj parova polova; 2a=2 - broj paralelnih grana namotaja armature; N=120 - broj aktivnih provodnika namotaja armature.
Struja ulazi u DPT rotor kroz jednu četkicu, teče kroz sve zavoje rotorskog namotaja i izlazi kroz drugu četkicu. Tačka kontakta namotaja statora sa namotajem rotora je kroz komutatorsku ploču ili segmente na koje četkica pritiska u tom trenutku (četka je obično šira od jednog segmenta). Pošto je svaki pojedinačni zavoj namotaja rotora međusobno povezan sa komutatorskim segmentom, struja zapravo prolazi kroz sve zavoje i kroz sve komutatorske ploče na svom putu kroz rotor.
Rice. 2. Struje koje teku u rotoru DC motora sa dva pola
Slika 2 pokazuje da svi provodnici koji leže na N polu imaju pozitivan naboj, dok svi provodnici ispod S pola nose negativan naboj. Prema tome, svi provodnici ispod N pola će primiti silu naniže (koja je proporcionalna radijalnoj gustoći fluksa B i struji rotora), dok će svi provodnici ispod S pola primiti jednaku silu prema gore. Kao rezultat, na rotoru se stvara obrtni moment čija je veličina proporcionalna proizvodu gustoće magnetskog fluksa i struje. U praksi, gustina magnetnog fluksa ispod pola neće biti potpuno ravnomerna, tako da će sila na nekim provodnicima rotora biti veća nego na drugim. Ukupni moment koji se razvija na osovini će biti jednak:
M = K T FI, (8)
gdje je F ukupan magnetni fluks, koeficijent K T je konstantan za dati motor.
U skladu sa formulom (8), regulacija (ograničenje) momenta se može postići promenom struje I ili magnetnog fluksa F. U praksi se regulacija momenta najčešće vrši podešavanjem struje. Struja motora se reguliše njegovim upravljačkim sistemom (ili operaterom) promjenom napona koji se dovodi do motora pomoću električnih pretvarača snage ili uključivanjem dodatnih otpornika u njegova kola.
Izračunajmo projektnu konstantu motora uključenog u jednačinu (8):
. (9)
Uspostavimo vezu između fluksa motora i struje namotaja polja. Kao što je poznato iz teorije električnih mašina, zbog uticaja zasićenja magnetnog sistema, ovaj odnos je nelinearan i ima oblik prikazan na slici 3. U cilju boljeg korišćenja gvožđa, mašina je projektovana tako da u nominalnom modu rada radna tačka je na prevoju krive magnetizacije. Uzmimo da je veličina magnetskog fluksa proporcionalna struji pobude.
Fpr.=Iv, (10)
gdje je Iv struja pobude.
F - stvarna vrijednost protoka; F pr - vrijednost protoka usvojena za proračune
Rice. 3. Odnos vrijednosti magnetskog fluksa, prihvaćenih i stvarnih
Budući da IM i DPT imaju jedno zajedničko vratilo u eksperimentu, možemo izračunati moment koji stvara DPT i na osnovu dobijenih vrijednosti i očitavanja senzora brzine konstruirati eksperimentalnu mehaničku karakteristiku IM (slika 4).
Fig.4. Mehaničke karakteristike asinhronog motora: proračunske i eksperimentalne
Dobijena eksperimentalna karakteristika u području niskih vrijednosti momenta nalazi se ispod teoretski izračunate karakteristike, a viša u području visokih vrijednosti. Ovo odstupanje je povezano s razlikom između izračunatih i stvarnih vrijednosti magnetnog fluksa (slika 3). Oba grafika se sijeku u Fr.=Iv. nom.
Hajde da uvedemo korekciju u proračune uspostavljanjem nelinearne veze (slika 5):
F=a·Iv, (11)
gdje je a koeficijent nelinearnosti.
Rice. 5. Odnos magnetskog fluksa i pobudne struje
Rezultirajuća eksperimentalna karakteristika će poprimiti oblik prikazan na Sl. 6.
Fig.6. Mehaničke karakteristike asinhronog motora: proračunske i eksperimentalne
Izračunajmo grešku eksperimentalnih podataka za slučaj u kojem magnetski fluks linearno zavisi od pobudne struje (10) i za slučaj u kojem je ova zavisnost nelinearna (11). U prvom slučaju ukupna greška je 3,81%, u drugom - 1,62%.
Zaključak
Mehanička karakteristika, konstruisana prema eksperimentalnim podacima, razlikuje se od karakteristike konstruisane primenom Klossove formule (1) zbog prihvaćene pretpostavke Fpr = Iv, odstupanje je 3,81%, pri čemu je Iv = Iv.nom = 0,4 (A) Ove karakteristike su iste. Kada Iv dostigne nominalnu vrijednost, magnetni sistem DPT-a postaje zasićen, kao rezultat toga, dalje povećanje pobudne struje ima sve manji utjecaj na vrijednost magnetnog fluksa. Stoga je za dobivanje preciznijih vrijednosti momenta potrebno uvesti koeficijent zasićenja, koji omogućava povećanje točnosti proračuna za 2,3 puta. Mehanička karakteristika konstruisana modeliranjem adekvatno odražava rad pravog motora i može se uzeti kao osnova za dalja istraživanja.
Recenzenti:
- Pyukke Georgij Aleksandrovič, doktor tehničkih nauka, profesor Katedre za sisteme upravljanja Kamčatskog državnog tehničkog univerziteta, Petropavlovsk-Kamčatski.
- Potapov Vadim Vadimovič, doktor tehničkih nauka, profesor ogranka Dalekoistočnog federalnog univerziteta, Petropavlovsk-Kamčatski.
Bibliografska veza
Lihodedov A.D. KONSTRUKCIJA MEHANIČKIH KARAKTERISTIKA INDUKTNOG MOTORA I NJEGOVO ISPITIVANJE // Savremeni problemi nauke i obrazovanja. – 2012. – br. 5.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (datum pristupa: 01.02.2020.). Predstavljamo Vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Akademija prirodnih nauka"
Najčešći elektromotori u industriji, poljoprivredi i svim ostalim primjenama su asinhroni motori. Može se reći da su kavezni asinhroni motori glavno sredstvo za pretvaranje električne energije u mehaničku energiju. Princip rada asinhronog motora razmatran je u § 1.2 i 6.1.
Elektromagnetno polje statora rotira u vazdušnom zazoru mašine brzinom od co = 2 nf ( /r p. Na standardnoj frekvenciji od 50 Hz, nazivna brzina rotora ovisi o broju parova polova r p(Tabela 6.1).
Tabela 6.1
Zavisnost brzine rotacije asinhronih motora o broju parova
stubovi
|
Broj parova polova r p |
Ugaona brzina elektromagnetnog polja statora coq. 1/s |
Brzina motora, o/min |
|
|
sinhrona rotacija l 0 |
približno nominalno |
||
Ovisno o izvedbi rotora asinhronog motora, asinhroni motori sa faza I kavezni rotor. Kod motora sa namotanim rotorom na rotoru se nalazi trofazni raspoređeni namotaj, obično spojen u zvijezdu; krajevi namota su spojeni na klizne prstenove, preko kojih se električni krugovi rotora uklanjaju iz stroja za spajanje na početne otpore s naknadnim kratkim spojem namotaja. Kod kaveznih motora namotaj je napravljen u obliku kavez vjeverica -šipke kratko spojene s obje strane prstenovima. Unatoč specifičnom dizajnu, kavez za vjeverice se može smatrati i trofaznim kratkospojnim namotom.
Elektromagnetski moment M u asinkronom motoru nastaje zbog interakcije rotacionog magnetskog polja statora F s aktivnom komponentom struje rotora:
Gdje Za - konstruktivna konstanta.
Struja rotora nastaje zbog EMF E 2, koji se indukuje u namotajima rotora rotirajućim magnetnim poljem. Kada rotor miruje, asinhroni motor je trofazni transformator sa namotajima koji su kratko spojeni ili opterećeni startnim otporom. EMF koji nastaje kada rotor miruje u svojim namotajima naziva se nazivni fazni EMF rotor E 2n. Ovaj EMF je približno jednak naponu faze statora podijeljen s omjerom transformacije do t:
Kada se motor rotira, EMF rotora E 2 a frekvencija ovog EMF-a (a samim tim i frekvencija struje u namotajima rotora) zavisi od frekvencije obrtnog polja koje prelazi provodnike namotaja rotora (kod kaveznog motora - šipke). Ova frekvencija je određena razlikom između brzina statorskog polja co i rotorskog polja co, što se naziva apsolutno klizanje:
Kada se analiziraju režimi rada asinhronog motora sa konstantnom frekvencijom napona napajanja (50 Hz), obično se koristi relativna vrijednost klizanja
Kada rotor motora miruje, s = 1. Najveći EMF rotora kada radi u motornom režimu će biti sa stacionarnim rotorom ( E 2n), kako se brzina povećava (smanjuje klizanje) EMF E 2će se smanjiti:
Slično, frekvencija EMF-a i struje rotora / 2 sa stacionarnim rotorom će biti jednaka frekvenciji struje statora /, a kako se brzina povećava smanjit će se proporcionalno klizanju:
U nominalnom režimu, brzina rotora se neznatno razlikuje od brzine polja, a nazivno proklizavanje je samo 2...3% za motore opšte namene snage 1,5...200,0 kW, a oko 1% za motore veće namene. moć. Shodno tome, u nominalnom režimu rada EMF rotora iznosi 1...3% nominalne vrednosti ovog EMF-a pri 5 = 1. Frekvencija struje rotora u nominalnom režimu biće samo 0,5...1,5 Hz. Kod 5 = 0, kada je brzina rotora jednaka brzini polja, emf rotora E 2 a struja rotora / 2 će biti jednaka nuli, obrtni moment motora će također biti jednak nuli. Ovaj način rada je idealan režim mirovanja.
Ovisnost frekvencije EMF-a i struje rotora o klizanju određuje jedinstvene mehaničke karakteristike asinhronog motora.
Rad asinhronog motora s namotanim rotorom, čiji su namoti kratko spojeni. Kao što je prikazano u (6.16), moment motora je proporcionalan fluksu F i aktivnoj komponenti struje rotora /2"a, svedenoj na stator. Tok koji stvaraju namoti zavisi od vrednosti i frekvencije napona napajanja.
Struja rotora je
gdje je Z 2 impedansa faze namotaja rotora.
Treba uzeti u obzir da je induktivna reaktancija namota rotora x 2 promjenjiva vrijednost koja zavisi od frekvencije struje rotora, a samim tim i od klizanja: x 2 = 2p 2 2 = 2k t 2.
Sa stacionarnim rotorom na s = 1 induktivna reaktanca namotaja rotora je maksimalna. Kako se brzina povećava (klizanje se smanjuje), induktivna reaktanca rotora x 2 smanjuje se i nakon postizanja nazivne brzine iznosi samo 1...3% otpora pri 5 = 1. Označavanje x 2s=l = x 2n, dobijamo
Smanjimo parametre kruga rotora na namotaj statora, uzimajući u obzir omjer transformacije i na osnovu očuvanja
jednakost snaga:
A aktivna komponenta struje rotora ima oblik:
Deljenje brojioca i imenioca formule (6.26) sa s, dobijamo
Izvedena matematička operacija je dijeljenje brojnika i nazivnika s, naravno, ne menja validnost jednakosti (6.29), već je formalne prirode, što se mora uzeti u obzir pri razmatranju ovog odnosa. U stvari, kao što slijedi iz originalne formule (6.26), induktivna reaktancija rotora ovisi o proklizavanju x 2, i aktivni otpor g 2 ostaje konstantan. Koristeći izraz (6.29), po analogiji sa transformatorom, možemo kreirati ekvivalentno kolo za asinhroni motor, što je prikazano na Sl. 6.4 ,A.
Rice. 6.4.Ekvivalentna kola asinhronog motora: a - kompletno kolo; b-dijagram sa daljinskim magnetizirajućim krugom
Za analizu nereguliranog električnog pogona, ovaj krug se može pojednostaviti prijenosom kruga magnetizacije na terminale motora. Pojednostavljeno ekvivalentno kolo u obliku slova U prikazano je na Sl. 6.4D na osnovu čega će struja rotora biti jednaka:
Gdje x k =x + x" 2i- induktivni otpor kratkog spoja. Aktivna komponenta struje rotora uzimajući u obzir (6.28) bit će:
Zamjenom (6.22) i (6.31) u (6.16) dobijamo izraz za moment asinhronog motora
Prirodna mehanička karakteristika asinhronog motora oz = f(M) sa namotanim rotorom, čiji su namoti kratko spojeni, prikazano je na sl. 6.5. Ovdje je također prikazana elektromehanička karakteristika motora ω = /(/j), određena iz vektorskog dijagrama asinhronog motora na Sl. 6.6, I x = I + / 2 ".
Rice. U 5. Prirodne mehaničke i elektromehaničke karakteristike asinhronog motora
Rice. V.V. Pojednostavljeni vektorski dijagram asinhronog motora
Uz pretpostavku da je struja magnetiziranja reaktivna, dobijamo gdje 
Izjednačavanje derivacije dM/ds= , hajde da pronađemo maksimalnu vrednost obrtnog momenta asinhronog motora M k = M n i odgovarajuću kritičnu vrijednost klizanja s K:
Gdje sK- kritično proklizavanje; znak "+" znači da se ova vrijednost odnosi na motorni način rada, znak "-" - na generatorski način regenerativnog kočenja.
Uzimajući u obzir (6.34) i (6.35), formula mehaničke karakteristike (6.32) može se transformisati u pogodniji izraz - Klossova formula:
Za motore snage veće od 15 kW otpor namotaja statora je mali i na frekvenciji od 50 Hz znatno je manji x k. Stoga se u prethodno datim izrazima vrijednost r može zanemariti:
Koristeći dobijene formule, možete izračunati mehaničke karakteristike asinhronog motora, koristeći podatke iz pasoša, znajući nazivni moment Mn, nominalni slip s h i kapacitet preopterećenja motora X.
Napominjemo da smo analizom elektromagnetnih procesa u asinhronom motoru za stabilno stanje došli do istih relacija (6.9) i (6.10) koje su dobijene u § 6.1 na osnovu diferencijalnih jednačina generalizovane dvofazne mašine.
Analiza karakteristika mehaničkih karakteristika asinhronog motora (vidi sliku 6.5). On je nelinearan i sastoji se iz dva dijela. Prvi - radni dio - u kliznom rasponu od 0 do s K. Ovaj dio karakteristike je blizak linearnom i ima negativnu krutost. Ovdje je moment koji razvija motor približno proporcionalan struji statora 1 X i rotor / 2. Pošto su na ovom dijelu karakteristike s tada je drugi član nazivnika u formuli (6.39) znatno manji od prvog i može se zanemariti. Tada se radni dio mehaničke karakteristike može približno predstaviti u linearnom obliku, gdje je moment proporcionalan klizanju:
Drugi dio mehaničke karakteristike asinhronog motora sa velikim proklizavanjem s K (s>s K) krivolinijski, sa pozitivnom vrijednošću krutosti (3. Unatoč činjenici da struja motora raste s povećanjem klizanja, moment se, naprotiv, smanjuje. Ako su namoti rotora asinhronog motora s namotanim rotorom kratko spojeni u eksternog kola, tada će startna struja takvog motora (sa = 0 i 5 =1) biti vrlo velika i premašit će nazivnu za 10-12 puta.Istovremeno će startni moment biti oko 0,4.. .0,5 od nazivne.Kao što će biti prikazano u nastavku, za kavezne motore početna struja će biti (5...6)/n, a startni moment je (1,1...1,3)A/n.
Da bismo objasnili ovo neslaganje između početne struje i momenta, razmotrimo vektorske dijagrame kruga rotora (slika 6.7) za dva slučaja: kada je klizanje veliko (početni dio karakteristike); kada je klizanje malo (radni dio karakteristike). Prilikom pokretanja, kada je 5=1, frekvencija struje rotora je jednaka frekvenciji mreže (f 2 = 50 Hz). Induktivna reaktancija namotaja rotora [vidi. (6.24)] je velika i znatno premašuje aktivni otpor rotora /* 2, struja zaostaje za EMF rotora za veliki ugao φ, tj. Struja rotora je uglavnom reaktivna. Budući da će EMF rotora u ovom slučaju biti velika 2 = 2n, tada će početna struja biti vrlo velika, međutim, zbog male vrijednosti cp 2, aktivna komponenta struje rotora 1 2aće biti mali, stoga će i obrtni moment koji razvija motor biti mali.
Kada se motor ubrza, proklizavanje se smanjuje, EMF rotora, frekvencija struje rotora i induktivna reaktanca rotora se proporcionalno smanjuju. Shodno tome, smanjuje se vrijednost ukupne struje rotora i statora, međutim zbog povećanja f 2 aktivna komponenta struje rotora raste i moment motora raste.
Kada proklizavanje motora postane manje sK, frekvencija struje rotora će se toliko smanjiti da će induktivna reaktancija postati manje aktivna, a struja rotora će biti praktično aktivna (Sl. 6.7,6), Moment motora će biti proporcionalan struji rotora. Dakle, ako je nazivno klizanje motora 5 n = 2%, tada će se u usporedbi s početnim parametrima frekvencija struje rotora smanjiti za 50 puta, a induktivna reaktancija rotora će se shodno tome smanjiti. Stoga, unatoč činjenici da će se EMF rotora također smanjiti za 50 puta, bit će dovoljno da se stvori nazivna struja rotora, osiguravajući nazivni moment motora. Dakle, originalnost mehaničkih karakteristika asinhronog motora određena je ovisnošću induktivne reaktanse rotora od klizanja.
Rice. U 7. Vektorski dijagram kruga rotora asinhronog motora: a - s velikim klizanjem: b - s malim klizanjem
Na osnovu navedenog, za pokretanje asinhronog motora s namotanim rotorom, moraju se poduzeti mjere za povećanje startnog momenta i smanjenje startnih struja. U tu svrhu, dodatni aktivni otpor je uključen u krug rotora. Kao što slijedi iz formula (6.34), (6.35), uvođenje dodatnog aktivnog otpora ne mijenja maksimalni moment motora, već samo mijenja vrijednost
kritična greška: 
, gdje /?" ekst - svedeno na
stator je dodatni otpor u krugu rotora.
Uvođenjem dodatnog aktivnog otpora povećava se ukupni otpor rotorskog kruga, kao rezultat toga se smanjuje startna struja i povećava cf rotorskog kruga, što dovodi do povećanja aktivne komponente struje rotora i, posljedično, startne struje. obrtni moment motora.
Tipično, u krug rotora motora sa namotanim rotorom uvodi se otpor sa sekcijama, čiji su stupnjevi premošteni startnim kontaktorima. Reostatske početne karakteristike mogu se izračunati pomoću formule (6.39), koristeći vrijednost sK, prikladno R 2 b za svaki početni stupanj otpora. Krug za povezivanje dodatnih otpora i odgovarajuće reostatske mehaničke karakteristike motora prikazani su na Sl. 6.8. Mehaničke karakteristike imaju zajedničku tačku idealne brzine u praznom hodu jednaku brzini rotacije elektromagnetnog polja statora co, a krutost radnog dijela karakteristika opada kako se ukupni aktivni otpor kruga rotora povećava (2 + /? ext. ).
Prilikom pokretanja motora, ukupni dodatni otpor /? 1 lok. Po dostizanju brzine pri kojoj obrtni moment motora L/ postaje blizak momentu otpora Gospođa, dio startnog otpora šantira kontaktor K1, a motor prelazi na karakteristiku koja odgovara vrijednosti dodatnog otpora /? 2 lok. U tom slučaju, okretni moment motora se povećava na vrijednost M 2. Kako motor dalje ubrzava, kontaktor K2 kratko spaja drugi stupanj startnog otpora. Nakon zatvaranja kontakata kratkospojnog kontaktora, motor se prebacuje na prirodnu karakteristiku i radit će brzinom koja odgovara točki 1.
Da biste izračunali početne karakteristike, potrebno je postaviti vrijednost momenta M ( na kojima se prebacuju stupnjevi startnih otpornika M x = 1,2Gospođa. Vrijednosti startnog momenta M 2(Sl. 6.8) nalaze se pomoću formule = A/, gdje je 
T - broj koraka.
Za izračunavanje stupnjeva startnog otpora nalazimo nominalni otpor rotora R 2h = 2n.lin/>/3 2n
Otpori na pozornici:
Kod asinhronih motora sa kaveznim kavezom nemoguće je uvesti dodatni otpor u krug rotora. Međutim, isti rezultat možemo dobiti ako koristimo efekat pomeranja struje na površinu provodnika. Suština ovog fenomena je sljedeća. Prema zakonu elektromagnetne indukcije, kada naizmjenična struja teče kroz provodnik, u njemu se inducira emf samoindukcije, usmjerena protiv struje:
Vrijednost ovog EMF-a ovisi o struji ja, njegova frekvencija i induktivnost, određena karakteristikama okoline koja okružuje provodnik. Ako je provodnik u zraku, tada je magnetska permeabilnost medija vrlo mala, stoga je induktivnost mala L. U ovom slučaju, na frekvenciji od 50 Hz co=/s, uticaj EMF samoindukcije je neznatan. Druga je stvar kada je provodnik postavljen u telo magnetnog kola. Tada se induktivnost višestruko povećava i samoinduktivna emf, usmjerena protiv struje, igra ulogu induktivnog otpora, sprječavajući protok struje.
Rice. U 9. Dizajn rotora asinhronog kaveznog motora: A- sa dubokim žlijebom; b - sa duplim kavezom; V- dijagram koji objašnjava učinak strujnog pomaka
Razmotrimo manifestaciju djelovanja EMF samoindukcije za slučaj provodnika (šipka za namotavanje rotora) smještenog u duboki žljeb u magnetskom kolu rotora motora (Sl. 6.9. ,A). Uvjetno podijelimo poprečni presjek štapa na tri dijela, koji su spojeni paralelno. Struja koja teče kroz donji dio štapa formira fluks F, čije su linije magnetskog polja zatvorene duž magnetskog kola. U ovom dijelu provodnika javlja se velika samoinduktivna emf eLV anti-struja 1 2u
Struja / 23 (sl. 6.9, V), koji teče duž gornjeg dijela šipke za namotavanje rotora formira protok F 3, ali budući da su dalekovodi ovog toka zatvoreni kroz zrak na značajnom dijelu svoje dužine, protok F 3 će biti mnogo manji od protoka F, . Otuda EMF e 1b biće višestruko manji od eLV
Navedena distribucija emf samoindukcije po visini štapa tipična je za režim kada je frekvencija struje rotora visoka - blizu 50 Hz. U ovom slučaju, pošto su sva tri dela šipke rotora povezana paralelno (vidi sliku 6.9, V), tada će struja rotora / 2 ići duž vrha štapa, gdje je manji povratni EMF e L . Ovaj fenomen se zove pomicanje struje na površinu žlijeba. U ovom slučaju, efektivni poprečni presjek štapa kroz koji teče struja bit će nekoliko puta manji od ukupnog poprečnog presjeka šipke namotaja rotora. Tako se povećava aktivni otpor rotora g 2. Imajte na umu da budući da emf samoindukcije zavisi od frekvencije struje (tj. od klizanja), onda otpor g 2 I x 2 su klizne funkcije.
Prilikom pokretanja, kada je klizanje veliko, otpor r 2 se povećava (dodatni otpor se uvodi u krug rotora, takoreći). Kako se motor ubrzava, klizanje motora se smanjuje, efekat pomaka struje slabi, struja se počinje širiti niz poprečni presjek vodiča, otpor g 2 smanjuje se. Kada se postigne radna brzina, frekvencija struje rotora je toliko niska da fenomen pomaka struje više nema efekta, struja teče cijelim poprečnim presjekom provodnika, a otpor g 2 minimalno. Zahvaljujući ovoj automatskoj promeni otpora g 2, Pokretanje asinhronih kaveznih motora se odvija povoljno: startna struja je
5,0...6,0 nominalno, a startni moment je 1,1...1,3 nominalni.
Prilikom projektovanja možete mijenjati parametre startnih karakteristika asinhronog motora promjenom oblika utora, kao i otpor materijala šipki (sastav legure). Uz duboke žljebove, koriste se dvostruki žljebovi koji tvore dvostruki kavez vjeverice (Sl. 6.9,6), a također koristite žljebove u obliku kruške itd.
Na sl. 6.10 prikazuje tipične mehaničke karakteristike različitih modifikacija asinhronih kaveznih motora.
Rice. U 10 SATI. Približne mehaničke karakteristike asinhronih kaveznih motora: a - normalna konstrukcija; 6 - sa povećanim klizanjem; V- sa povećanim startnim momentom; g- kransko-metalurška serija
Normalni kavezni motori koristi se za pogon široke klase radnih mašina i mehanizama, prvenstveno za pogone koji rade u dugotrajnom radu. Ovaj dizajn karakteriše visoka efikasnost i minimalno nominalno klizanje. Mehanička karakteristika u području velikih klizanja obično ima mali pad, karakteriziran minimalnim momentom M t(str.
Motori visokog klizanja imaju mekšu mehaničku karakteristiku i koriste se u sljedećim slučajevima: kada dva ili više motora rade na zajedničkom vratilu, za mehanizme (na primjer, radilice) sa ciklično promjenjivim opterećenjem, kada je za savladavanje otpora kretanja preporučljivo koristiti kinetičku energije pohranjene u pokretnim dijelovima električnog pogona, te za mehanizme koji rade u intermitentnom režimu.
Motori sa povećanim startnim momentom dizajniran za mehanizme s teškim uvjetima pokretanja, na primjer, za strugačke transportere.
Motori kransko-metalurške serije Dizajniran za mehanizme koji rade u intermitentnom režimu sa čestim startovanjem. Ovi motori imaju veliki kapacitet preopterećenja, veliki startni moment, povećanu mehaničku čvrstoću, ali lošije energetske performanse.
Analitički proračun mehaničkih karakteristika asinhronih motora s vješastim kavezom je prilično složen, pa se karakteristika može približno konstruirati koristeći četiri tačke: u praznom hodu (5 = 0), na maksimalnom Mk, lanser M str i minimum M t[str trenutak na početku lansiranja. Podaci za ove karakteristične točke dati su u katalozima i referentnim knjigama za asinhrone motore. Proračun radnog dijela mehaničkih karakteristika kratkospojenog asinhronog motora (sa klizanjima od 0 do 5 k) može se izvršiti primjenom Klossove formule (6.36), (6.39), budući da je efekat pomaka struje u režimu rada se skoro i ne manifestuje.
Potpuna mehanička karakterizacija asinhronog motora u svim kvadrantima polja Gospođa, prikazano na sl. 6.11.
Asinhroni motor može raditi u tri načina kočenja: regenerativno i dinamičko kočenje i ponovno kočenje. Kondenzatorsko kočenje je takođe poseban način kočenja.
Regenerativno regenerativno kočenje moguće kada je brzina rotora veća od brzine rotacije elektromagnetnog polja statora, što odgovara negativnoj vrijednosti klizanja: oo>co 0 5 
Nešto veća vrijednost maksimalnog momenta u generatorskom režimu objašnjava se činjenicom da gubici u statoru (na otporu G () u motornom režimu obrtni moment na osovini je smanjen, a u generatorskom režimu obrtni moment na osovini mora biti veći da bi se pokrili gubici u statoru.
Imajte na umu da u režimu regenerativnog kočenja asinhroni motor stvara i isporučuje aktivnu snagu u mrežu, a da bi stvorio elektromagnetno polje, asinhroni motor, čak i u generatorskom režimu, mora razmjenjivati reaktivnu snagu s mrežom. Stoga, asinhrona mašina ne može raditi kao autonomni generator kada je isključena iz mreže. Moguće je, međutim, spojiti asinhroni stroj na kondenzatorske banke kao izvor reaktivne snage.
Metoda dinamičkog kočenja: namotaji statora su isključeni iz mreže naizmenične struje i povezani na izvor jednosmernog napona (slika 6.12). Kada se namotaji statora napajaju jednosmernom strujom, stvara se nepomično elektromagnetno polje u prostoru, tj. brzina rotacije polja statora sa dt = . Klizanje će biti jednako 5 DT = -co/co n, gdje je co n nominalna ugaona brzina rotacije polja statora.
Rice. 6 .12 A- omogućiti dinamičko kočenje; b - pri spajanju namotaja u zvijezdu; V- pri spajanju namotaja u trokut
Tip mehaničkih karakteristika (slika 6.13) sličan je karakteristikama u režimu regenerativnog kočenja. Polazna tačka karakteristika je ishodište koordinata. Intenzitet dinamičkog kočenja može se podesiti promjenom pobudne struje /dt u namotajima statora. Što je struja veća, motor razvija veći kočni moment. U ovom slučaju, međutim, mora se uzeti u obzir da pri strujama / dt > / 1n počinje utjecati zasićenje magnetnog kruga motora.
Za asinhrone motore s namotanim rotorom, kočioni moment se također može kontrolirati uvođenjem dodatnog otpora u krug rotora. Učinak uvođenja dodatnog otpora sličan je onom koji se javlja pri pokretanju asinhronog motora: zahvaljujući poboljšanju φ, povećava se kritično proklizavanje motora i povećava se kočioni moment pri velikim brzinama rotacije.
U načinu dinamičkog kočenja, namotaji statora se napajaju iz istosmjernog izvora. Također treba imati na umu da u krugu dinamičkog kočenja struja / dt teče (kada su namoti spojeni u zvijezdu) ne kroz tri, već kroz dva fazna namotaja.
Da biste izračunali karakteristike, potrebno je zamijeniti stvarnu /ekvivalentnu struju /, koja teče kroz trofazna namotaja,
stvara istu silu magnetiziranja kao i struja I. Za dijagram na sl. 6.12 ,6 1 =0,816/ , a za kolo na Sl. 6.12 , u I =0,472/ .
Pojednostavljena formula za približan izračun mehaničkih karakteristika (ne uzimajući u obzir zasićenje motora) slična je Klossovoj formuli za motorni način rada:
Gdje 
- kritični moment u režimu dinamičkog kočenja; 
Treba naglasiti da je kritično proklizavanje u režimu dinamičkog kočenja znatno manje od kritičnog proklizavanja u motornom režimu, budući da » k. Da bi se postigao maksimalni moment kočenja jednak maksimalnom momentu u motornom režimu, struja / eq mora biti 2-4 puta veći od nazivne struje magnetiziranja / 0 . Napon istosmjernog izvora napajanja bit će znatno manji od nazivnog napona i približno jednak dt = (2, ... 4) / ekv.
Energetski, u načinu dinamičkog kočenja, asinhroni motor radi kao sinhroni generator opterećen otporom kruga rotora motora. Sva mehanička snaga koja se dovodi do osovine motora tokom kočenja pretvara se u električnu snagu i koristi se za zagrijavanje otpora kruga rotora. Kočenje unazad može biti u dva slučaja:
- kada je, kada motor radi, potrebno ga hitno zaustaviti, a u tu svrhu se mijenja redoslijed naizmjeničnih faza napajanja statorskih namotaja motora;
- kada se elektromehanički sistem kreće u negativnom smjeru pod utjecajem silaznoga opterećenja, a motor se uključuje u uzlaznom smjeru kako bi se ograničila brzina spuštanja (režim vučnog opterećenja).
U oba slučaja, elektromagnetno polje statora i rotora motora rotiraju u različitim smjerovima. Proklizavanje motora u profesionalnom modu
uključenja su uvijek veća od jedan: 
U prvom slučaju (slika 6.14), motor koji radi u tački 1, nakon promjene redoslijeda faza motora, prelazi u režim kočenja u tački G, a brzina pogona brzo opada pod utjecajem kočnog momenta M T i statički Gospođa. Prilikom usporavanja na brzinu blizu nule, motor se mora isključiti, inače će ubrzati u suprotnom smjeru rotacije.
Rice. 6.14.
U drugom slučaju, nakon uklanjanja mehaničke kočnice, motor uključen u smjeru gore, pod utjecajem gravitacije spuštenog tereta, rotirati će se u suprotnom smjeru brzinom koja odgovara tački 2. Rad u brojaču -prebacivanje načina rada pod djelovanjem vučnog opterećenja je moguće kada se koriste motori sa namotanim rotorom. U tom slučaju se u krug rotora uvodi značajan dodatni otpor, koji odgovara karakteristici 2 na sl. 6.14.
Energetski, režim kontra-switcha je izuzetno nepovoljan. Struja u ovom načinu rada za asinhrone kavezne motore prelazi početnu struju, dostižući 10 puta veću vrijednost. Gubici u krugu rotora motora sastoje se od gubitaka kratkog spoja motora i snage koja se prenosi na osovinu motora prilikom kočenja: A R p = L/T ko 0 + M t (o.
Za kavezne motore, režim leđa-za-leđa moguć je samo nekoliko sekundi. Kada koristite motore sa namotanim rotorom u režimu kontra-sklopa, potrebno je uključiti dodatni otpor u krug rotora. U ovom slučaju gubici energije ostaju jednako značajni, ali se prenose sa zapremine motora na otpore rotora.
Projektovanje i primjena IM sa kratkim spojem. rotor.
1) Fiksni stator: jezgro napravljeno od laminiranog električnog čelika sa (obično) trofaznim namotajima koji formiraju polove i pomereni u prostoru za 120 stepeni.
Namotaj statora je obično izolovan lakom.
2) Pokretni kavezni rotor: jezgro tipa statora. Namotavanje u utorima - bakrene ili aluminijske šipke kratko spojene s prstenovima na krajevima jezgre.
Namotaj rotora u nekim motorima male snage napravljen je od aluminijuma livenog pod pritiskom.
Kod motora male snage zračni razmak između statora i rotora je 0,2 - 0,3 mm, kod motora velike snage nekoliko milimetara.
13. IM rad u režimu kočenja sa kontra-prekidanjem.
Potrebno je staviti krug u rikverc i isključiti ga brzinom od nule. Kontrola brzine se vrši pomoću releja brzine.
Metode za regulaciju brzine rotacije asinhronog motora.
Za asinhrone motore sa kratkim spojem. rotor
Za motor sa namotanim rotorom: prebacivanjem broja stupnjeva u reostatu u krugu rotora.
Pokretanje indukcionog motora sa namotanim rotorom.
Uključivanje reostata za regulaciju pokretanja u rotor omogućava vam da ubrzate motor postupno bez prekoračenja struje pokretanja više od 2-3 nazivne.
Raspored – tri koraka
Mehaničke karakteristike asinhronog motora, njihova analiza.
1x.x 2 - nominalni način rada 3 - kapacitet preopterećenja 4 - start
1. Mehaničke karakteristike su zasnovane na 4 tačke:
gdje je: – sinhrona brzina;
– nazivna brzina;
– klizanje je kritično
ƛ - kapacitet preopterećenja motora;
Obrtni moment je nominalni;
Nominalna brzina rotacije;
17. Princip rada asinhronog motora.
Tri faze statorskog (primarnog) namotaja IM se napajaju naizmeničnim naponom u a = Um sin(w t), u b = Um sin(w t-p/3); u c = Um sin(w t-2p/3), gdje je w=2π f 1 .
Fazne struje počinju teći u namotima, također pomaknute jedna u odnosu na drugu za 120 električnih stupnjeva.
Pojavljuje se magnetsko polje statora koje se rotira ugaonom brzinom Ω 0 =2π f 1 /str.
Magnetno polje statora prelazi provodnike rotorskog namota (sekundarnog namota) i indukuje EMF u njemu:
Smjer E 2 je određeno pravilom desne ruke. Inducirani EMF stvara struje u zatvorenom namotu.
Induktivni otpor (induktivnost) rotorskih šipki je mali, struja je praktično u fazi sa EMF.
Kao rezultat interakcije struja rotora s magnetskim tokom, nastaju mehaničke sile koje djeluju na vodiče rotora, čiji je smjer određen pravilom lijeve strane, i rotirajući elektromagnetski moment.
U tom slučaju, za stvaranje obrtnog momenta, potrebno je da tok statora prelazi provodnike rotora, odnosno da se polje statora okreće brzinom većom od brzine rotacije rotora. Ova razlika u brzini rotacije naziva se klizanje.
Dakle, karakteristična karakteristika IM-a, koja mu je dala ime, jeste da se polje statora i rotor rotiraju različitim brzinama, tj. neusklađeno ili asinhrono.
Ako promijenite smjer rotacije polja statora, rotor će također početi rotirati u drugom smjeru - ovo je obrnuto. Da biste to učinili, dovoljno je zamijeniti bilo koje dvije faze.
18.Metode pokretanja asinhronih motora sa kratkim spojem. rotor i njihove karakteristike
Svim metodama se postiže smanjenje startne struje.Direktno pokretanje je dozvoljeno ako je snaga motora mala ili se motor pokreće bez opterećenja.
1. Promjenom otpora u krugu statora, koji se koristi u liftovima, nedostaci: kapacitet preopterećenja i smanjenje startnog momenta
2. Istovremena promjena napona i frekvencije: korištenje frekventnog pretvarača napona, najbolja metoda u smislu prilagodljivosti, zahtijeva skupu opremu
3 Promjenom samo vrijednosti napona: rezultat je isti kao u prvom slučaju.
4. Prebacivanje sa trokuta na zvezdu (promena broja parova polova)
Dinamička mehanička karakteristika asinhronog motora je odnos između trenutnih vrijednosti brzine (klizanja) i momenta električne mašine za isti trenutak u prolaznom režimu rada.
Grafikon dinamičkih mehaničkih karakteristika asinhronog motora može se dobiti iz zajedničkog rješenja sistema diferencijalnih jednadžbi električne ravnoteže u krugovima statora i rotora motora i jedne od jednadžbi njegovog elektromagnetnog momenta, koje su date bez njihovo izvođenje:
Sistem jednačina (5.35) koristi sljedeću notaciju:
A
– komponenta vektora napona namotaja statora, orijentisana duž ose b fiksni koordinatni sistem;
– ekvivalentna induktivna reaktansa namotaja statora, jednaka induktivnom otporu curenja namotaja statora i induktivnoj reaktanciji iz glavnog polja;
– ekvivalentna induktivna reaktanca namotaja rotora, svedena na namotaj statora, jednaka induktivnom otporu curenja namotaja rotora i induktivnoj reaktanciji iz glavnog polja;
– induktivna reaktansa iz glavnog polja (magnetizacijskog kola), nastala ukupnim djelovanjem struja statora;
A fiksni koordinatni sistem;
– komponenta vektora veze fluksa namotaja statora, orijentisana duž ose b fiksni koordinatni sistem;
A fiksni koordinatni sistem;
– komponenta vektora veze fluksa namotaja rotora, orijentisana duž ose b fiksni koordinatni sistem;
A fiksni koordinatni sistem;
– komponenta vektora struje namotaja rotora, orijentisana duž ose b fiksni koordinatni sistem.
Elektromehanički procesi u asinkronom električnom pogonu opisuju se jednadžbom kretanja. Za tu priliku
gdje je moment otpora opterećenja smanjen na osovinu motora; – ukupni moment inercije elektromotora svedenog na osovinu motora.
Analiza dinamičkih procesa konverzije energije u asinhronom motoru je složen zadatak zbog značajne nelinearnosti jednadžbi koje opisuju asinhroni motor uzrokovane umnoškom varijabli. Stoga je preporučljivo proučavati dinamičke karakteristike asinhronog motora pomoću računalne tehnologije.
Zajedničko rješenje sistema jednadžbi (5.62) i (5.63) u softverskom okruženju MathCAD omogućava izračunavanje grafova prolaznih procesa brzine ω i momenta M sa numeričkim vrijednostima parametara ekvivalentnog kruga asinhronog motora, definiranih u primjeru 5.3.
Budući da se dinamičke mehaničke karakteristike asinhronog motora mogu dobiti samo iz rezultata proračuna prelaznih procesa, najpre predstavljamo grafike prelaznih procesa brzine (sl. 5.9) i obrtnog momenta (slika 5.10) pri pokretanju asinhronog motora pomoću direktno povezivanje na mrežu.
Rice. 5.9.
Rice. 5.10.
Rice. 5.11.
Grafovi i prelazni procesi omogućavaju konstruisanje dinamičke mehaničke karakteristike asinhronog motora (slika 5.1 I, kriva I) kada se pokrene direktnim povezivanjem na mrežu. Poređenja radi, na istoj slici prikazana je statička mehanička karakteristika - 2, izračunata pomoću izraza (5.7) za iste parametre ekvivalentnog kola asinhronog motora.
Analiza dinamičkih mehaničkih karakteristika asinhronog motora pokazuje da maksimalni udarni momenti pri pokretanju premašuju nominalni moment L/n statičkih mehaničkih karakteristika za više od 4,5 puta i mogu dostići vrijednosti koje su neprihvatljivo visoke u smislu mehaničke čvrstoće. . Udarni momenti prilikom pokretanja, a posebno prilikom preokretanja asinhronog motora, dovode do kvara kinematike proizvodnih mehanizama i samog asinhronog motora.
Modeliranje u softverskom okruženju MathCAD olakšava proučavanje dinamičkih mehaničkih karakteristika asinhronog motora. Utvrđeno je da dinamičku karakteristiku određuju ne samo parametri ekvivalentnog kola asinhronog motora, već i parametri elektromotornog pogona, kao što su ekvivalentni moment inercije i moment otpora na osovini motora. . Shodno tome, asinhroni motor, sa zadatim parametrima napojne mreže i ekvivalentnog kola, ima jednu statičku i mnogo dinamičkih mehaničkih karakteristika.
Kao što slijedi iz analize dinamičkih karakteristika Sl. 5.9-5.10, prelazni proces pokretanja kaveznog asinhronog motora može imati oscilatornu prirodu ne samo na početnoj, već i na završnoj dionici, a brzina motora prelazi sinhronu brzinu ω0. U praksi, fluktuacije ugaone brzine i obrtnog momenta motora u završnoj sekciji prelaznog procesa se ne primećuju uvek. Osim toga, postoji veliki broj proizvodnih mehanizama za koje se takve fluktuacije moraju eliminirati. Tipičan primjer su mehanizmi vitla i kretanja dizalica. Za takve mehanizme proizvode se asinhroni motori sa mekim mehaničkim karakteristikama ili sa povećanim klizanjem. Utvrđeno je da što je radni presjek mehaničkih karakteristika asinhronog motora mekši i što je veći ekvivalentni moment inercije elektromotora, to je manja amplituda oscilacija pri postizanju stabilne brzine i one brže nestaju.
Studije dinamičkih mehaničkih karakteristika su od teorijske i praktične važnosti, jer, kao što je pokazano u odjeljku 5.1.1, uzimanje u obzir samo statičkih mehaničkih karakteristika može dovesti do ne sasvim tačnih zaključaka i do izobličenja prirode dinamičkih opterećenja pri pokretanju asinhronog motori. Istraživanja pokazuju da maksimalne vrijednosti dinamičkog momenta mogu premašiti nazivni moment motora pri pokretanju s direktnim priključkom na mrežu za 2-5 puta i 4-10 puta pri okretanju motora, što se mora uzeti u obzir kada razvoj i proizvodnja električnih pogona.
Pogodno je analizirati rad asinhronog elektromotora na osnovu njegovih mehaničkih karakteristika, koje su grafički izražena zavisnost oblika P = f(M). Brzinske karakteristike u ovim slučajevima koriste se vrlo rijetko, jer je za asinhroni elektromotor karakteristika brzine ovisnost broja okretaja o struji rotora, pri određivanju koje se susreću s nizom poteškoća, posebno u slučaju asinkronog motora. elektromotori sa kaveznim rotorom.
Za asinhrone elektromotore, kao i za istosmjerne elektromotore, razlikuju se prirodne i umjetne mehaničke karakteristike. Asinhroni elektromotor radi na prirodnoj mehaničkoj karakteristici ako je njegov namotaj statora spojen na trofaznu strujnu mrežu čiji napon i frekvencija odgovaraju nazivnim vrijednostima i ako u krug rotora nije uključen dodatni otpor.
Na sl. 42 zavisnost je data M = f(s), što vam omogućava da lako pređete na mehaničke karakteristike n = f(M ), budući da prema izrazu (82) brzina rotacije rotora ovisi o količini klizanja.
Zamjena formule (81) u izraz (91) i rješavanje rezultirajuće jednačine za P 2 dobijamo sljedeću jednačinu za mehaničke karakteristike asinhronog elektromotora
Član r 1 s izostavljen zbog male veličine. Mehaničke karakteristike koje odgovaraju ovoj jednačini prikazane su na Sl. 44.
Za praktične konstrukcije, jednadžba (95) je nezgodna, pa se u praksi obično koriste pojednostavljene jednačine. Dakle, u slučaju elektromotora koji radi na prirodnoj karakteristici s obrtnim momentom koji ne prelazi 1,5 njegove nominalne vrijednosti, klizanje obično ne prelazi 0,1. Stoga, za navedeni slučaj u jednačini (95) možemo zanemariti pojam x 2 s 2 /kr’ 2 · M , kao rezultat toga dobijamo sljedeću pojednostavljenu jednačinu prirodnih karakteristika:
što je jednačina prave linije nagnute prema x-osi.
Iako je jednadžba (97) približna, iskustvo pokazuje da s promjenama momenta u rasponu od M= 0 do M=1,5M n karakteristike asinhronih elektromotora su zaista jednostavne i jednadžba (97) daje rezultate koji se dobro slažu s eksperimentalnim podacima.
Prilikom uvođenja dodatnih otpora u krug rotora, karakteristika P = f(M) sa dovoljnom preciznošću za praktične svrhe može se smatrati i pravolinijskim unutar specificiranih granica za moment i može se konstruisati pomoću jednačine (97).
Dakle, mehaničke karakteristike asinhronog elektromotora kreću se od M= 0 do M = 1,5 M n na različitim otporima rotorskog kola predstavljaju familiju pravih linija koje se seku u jednoj tački koja odgovara sinhronoj brzini (slika 45). Kao što jednadžba (97) pokazuje, nagib svake karakteristike prema osi apscise određen je vrijednošću aktivnog otpora kruga rotora r’ 2 . Očigledno, što je veći otpor uveden u svaku fazu rotora, to je karakteristika više nagnuta prema osi apscise.
Kao što je naznačeno, obično se u praksi ne koriste karakteristike brzine asinhronih elektromotora. Početni i kontrolni otpori su izračunati pomoću jednadžbe (97). Konstrukcija prirodne karakteristike može se izvesti u dve tačke - sinhronom brzinom n 1 = 60f /R pri nultom momentu i pri nazivnoj brzini pri nazivnom momentu.
Treba imati na umu da je za asinhrone elektromotore ovisnost momenta od struje rotora I 2 je složeniji od ovisnosti momenta o struji armature za
DC elektromotori. Stoga, karakteristika brzine asinhronog motora nije identična mehaničkoj karakteristici. Karakteristično P = f(I 2 ) ima oblik prikazan na sl. 46. Tu su date i karakteristike n = f (I 1 ).