Saat membuat model penggerak listrik otomatis, kompleksitas proses elektromekanis yang terjadi di mesin selama pengoperasiannya harus diperhitungkan. Hasil yang diperoleh dalam perhitungan matematis harus diverifikasi secara empiris. Oleh karena itu, terdapat kebutuhan untuk menentukan karakteristik motor listrik dalam percobaan skala penuh. Informasi yang diperoleh selama percobaan semacam itu memungkinkan untuk menguji model matematika yang dibangun. Artikel ini membahas metode untuk membangun karakteristik mekanis motor asinkron dengan rotor sangkar-tupai, verifikasi eksperimental karakteristik mekanis yang dihitung dilakukan pada contoh sistem yang terdiri dari motor asinkron, yang porosnya a Motor DC eksitasi independen dihubungkan sebagai beban, kesalahan perhitungan diperkirakan, dan kesimpulan dibuat tentang kemungkinan menggunakan hasil yang diperoleh untuk penelitian lebih lanjut. Selama percobaan, stand laboratorium NTC-13.00.000 digunakan.
motor asinkron
motor DC
karakteristik mekanis
rangkaian ekivalen
saturasi sistem magnetik.
1. Voronin S. G. Penggerak listrik pesawat: Kompleks pendidikan dan metodologi. - Offline versi 1.0. - Chelyabinsk, 1995-2011.- sakit. 493, daftar menyala. - 26 judul
2. Penggerak listrik Moskalenko VV: buku teks untuk siswa. lebih tinggi buku pelajaran perusahaan. - M.: Pusat Penerbitan "Akademi", 2007. - 368 hal.
3. Moshinsky Yu.A., Bespalov V. Ya., Kiryakin A. A. Penentuan parameter rangkaian ekivalen mesin asinkron menurut data katalog // Listrik. - No.4/98. - 1998. - S.38-42.
4. Katalog teknis, edisi kedua, dikoreksi dan ditambah / Pabrik Motor Listrik Vladimir. - 74 hal.
5. Dasar-dasar, Jenis dan Aplikasi Motor Listrik dan Penggerak Austin Hughes. - Edisi Ketiga / Sekolah Teknik Elektronika dan Elektro, Universitas Leeds. - 2006. - 431 rubel.
Perkenalan
Motor asinkron (IM) merupakan motor listrik yang banyak diaplikasikan di berbagai industri dan pertanian. NERAKA dengan rotor sangkar tupai memiliki ciri-ciri yang membuatnya banyak digunakan: kemudahan pembuatan, yang berarti biaya awal yang rendah dan keandalan yang tinggi; efisiensi tinggi dan biaya pemeliharaan rendah menghasilkan biaya operasional keseluruhan yang rendah; kemampuan untuk bekerja langsung dari listrik AC.
Mode pengoperasian motor listrik asinkron
Motor sangkar tupai merupakan mesin asinkron yang kecepatannya bergantung pada frekuensi tegangan suplai, jumlah pasangan kutub dan beban pada poros. Sebagai aturan, dengan mempertahankan tegangan dan frekuensi suplai yang konstan, jika perubahan suhu diabaikan, torsi pada poros akan bergantung pada slip.
Torsi tekanan darah dapat ditentukan dengan rumus Kloss:
dimana , - momen kritis, - slip kritis.
Selain mode motor, motor asinkron memiliki tiga mode pengereman lagi: a) pengereman generator dengan keluaran energi ke jaringan; b) pengereman dengan counter-inklusi; c) pengereman dinamis.
Dengan slip positif, mesin sangkar tupai akan bertindak sebagai motor, dengan slip negatif, sebagai generator. Oleh karena itu, arus jangkar motor sangkar-tupai hanya akan bergantung pada slip. Ketika mesin mencapai kecepatan sinkron, arus akan menjadi minimal.
Pengereman generator IM dengan transfer energi ke jaringan terjadi pada kecepatan rotor melebihi kecepatan sinkron. Dalam mode ini, motor listrik menyalurkan energi aktif ke jaringan, dan energi reaktif yang diperlukan untuk menciptakan medan elektromagnetik disalurkan dari jaringan ke motor listrik.
Karakteristik mekanis mode generator merupakan kelanjutan dari karakteristik mode motor pada kuadran kedua sumbu koordinat.
Pengereman arus balik sesuai dengan arah putaran medan magnet stator, berlawanan dengan putaran rotor. Dalam mode ini, slip lebih besar dari satu, dan kecepatan putaran rotor terhadap frekuensi putaran medan stator adalah negatif. Arus di rotor, dan karenanya di stator, mencapai nilai yang besar. Untuk membatasi arus ini, resistansi tambahan dimasukkan ke dalam rangkaian rotor.
Mode pengereman terbalik terjadi ketika arah putaran medan magnet stator berubah, sedangkan rotor motor listrik dan mekanisme yang terhubung dengannya terus berputar secara inersia. Mode ini juga dimungkinkan ketika medan stator tidak mengubah arah putaran, dan rotor mengubah arah putaran di bawah pengaruh torsi eksternal.
Pada artikel ini, kami mempertimbangkan konstruksi karakteristik mekanis motor asinkron dalam mode motor.
Membangun karakteristik mekanik menggunakan model
Data paspor AD DMT f 011-6u1: Uf =220 - tegangan fasa nominal, V; p=3 - jumlah pasang kutub belitan; n=880 - kecepatan putaran nominal, rpm; Pн=1400 - daya nominal, W; Masuk=5.3 - arus rotor nominal, A; η = 0,615 - efisiensi nominal, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) nominal; J=0,021 - momen inersia rotor, kg m 2 ; Ki = 5,25 - banyaknya arus awal; Kp = 2,36 - banyaknya torsi awal; Km = 2,68 - banyaknya momen kritis.
Untuk mempelajari kondisi pengoperasian motor asinkron, digunakan karakteristik pengoperasian dan mekanis, yang ditentukan secara eksperimental atau dihitung berdasarkan rangkaian ekivalen (SZ). Untuk menggunakan SZ (Gbr. 1), Anda perlu mengetahui parameternya:
- R 1 , R 2 ", R M - resistansi aktif fase stator, rotor dan cabang magnetisasi;
- X 1 , X 2 ", X M - resistensi induktif terhadap kebocoran fase stator rotor dan cabang magnetisasi.
Parameter ini diperlukan untuk menentukan arus start ketika memilih starter magnetik dan kontaktor, ketika melakukan proteksi beban lebih, untuk mengatur dan mengatur sistem kontrol penggerak listrik, untuk mensimulasikan transien. Selain itu, mereka diperlukan untuk menghitung mode awal IM, menentukan karakteristik generator asinkron, serta ketika merancang mesin asinkron untuk membandingkan parameter awal dan desain.
Beras. 1. Rangkaian ekivalen motor asinkron
Kami akan menggunakan metode penghitungan parameter rangkaian ekivalen untuk menentukan resistansi aktif dan reaktif fase stator dan rotor. Nilai efisiensi dan faktor daya pada beban parsial yang diperlukan untuk perhitungan diberikan dalam katalog teknis: pf = 0,5 - faktor beban parsial, %; Ppf = Pn pf - daya pada beban parsial, W; η _pf = 0,56 - efisiensi pada beban parsial, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) pada beban parsial.
Nilai resistansi pada rangkaian ekivalen: X 1 =4,58 - reaktansi stator, Ohm; X 2 "=6,33 - reaktansi rotor, Ohm; R 1 \u003d 3,32 - resistansi aktif stator, Ohm; R 2" \u003d 6,77 - resistansi aktif rotor, Ohm.
Mari kita buat karakteristik mekanik motor asinkron menurut rumus Kloss (1).
Slip ditentukan dari ekspresi bentuk:
dimana kecepatan putaran rotor IM, rad/s,
kecepatan putaran sinkron:
Kecepatan rotor kritis:
. (4)
Slip kritis:
Titik momen kritis ditentukan dari ekspresi
Torsi awal ditentukan dengan rumus Kloss untuk s=1:
. (7)
Berdasarkan perhitungan yang dilakukan, kami membangun karakteristik mekanis IM (Gbr. 4). Untuk mengujinya dalam praktek, kami akan melakukan percobaan.
Konstruksi karakteristik mekanik eksperimental
Selama percobaan, stand laboratorium NTC-13.00.000 "Electroprivod" digunakan. Ada suatu sistem yang terdiri dari motor induksi, yang porosnya dihubungkan dengan motor arus searah (motor DC) eksitasi independen sebagai beban. Penting untuk membangun karakteristik mekanis motor asinkron menggunakan data paspor mesin asinkron dan sinkron serta pembacaan sensor. Kami memiliki kemampuan untuk mengubah tegangan belitan eksitasi DCT, mengukur arus pada jangkar motor sinkron dan asinkron, dan kecepatan poros. Mari kita sambungkan AD ke sumber listrik dan memuatnya dengan mengubah arus belitan eksitasi DCT. Setelah melakukan percobaan, kami akan menyusun tabel nilai dari pembacaan sensor:
Tabel 1 Pembacaan sensor di bawah beban motor asinkron
dimana Iv adalah arus belitan eksitasi motor DC, I i adalah arus jangkar motor DC, Ω adalah kecepatan rotor motor induksi, I 2 adalah arus rotor motor induksi.
Data paspor mesin sinkron tipe 2P H90L UHL4: Pн=0,55 - daya pengenal, kW; Unom=220 - tegangan pengenal, V; Uin.nom=220 - tegangan eksitasi nominal, V; Iya.nom=3.32 - arus jangkar terukur, A; Iv.nom=400 - arus eksitasi nominal, mA; Rya=16,4 - resistansi jangkar, Ohm; nн=1500 - kecepatan putaran nominal, rpm; Jdv=0,005 - momen inersia, kg m 2 ; 2p p =4 - jumlah pasang kutub; 2a=2 - jumlah cabang paralel dari belitan jangkar; N=120 - jumlah konduktor aktif belitan jangkar.
Arus masuk ke rotor DCT melalui satu sikat, mengalir melalui seluruh belitan belitan rotor dan keluar melalui sikat lainnya. Titik kontak belitan stator dengan belitan rotor adalah melalui pelat komutator atau ruas-ruas yang ditekan oleh sikat pada saat itu (sikat biasanya lebih lebar dari satu ruas). Karena setiap belitan belitan rotor saling berhubungan dengan segmen kolektor, arus sebenarnya melewati semua belitan dan melalui semua pelat kolektor dalam perjalanannya melalui rotor.
Beras. 2. Arus yang mengalir pada rotor motor DC dua kutub
Gambar 2 menunjukkan bahwa semua konduktor yang terletak di kutub N bermuatan positif, sedangkan semua konduktor di bawah kutub S bermuatan negatif. Oleh karena itu, semua konduktor di bawah kutub N akan menerima gaya ke bawah (yang sebanding dengan kerapatan fluks radial B dan arus rotor), sedangkan semua konduktor di bawah kutub S akan menerima gaya ke atas yang sama. Akibatnya, torsi tercipta pada rotor, yang besarnya sebanding dengan produk kerapatan fluks magnet dan arus. Dalam prakteknya, kerapatan fluks magnet tidak akan seragam sempurna di bawah kutub, sehingga gaya pada beberapa konduktor rotor akan lebih besar dibandingkan pada konduktor lainnya. Momen total yang timbul pada poros sama dengan:
M = K T FI, (8)
di mana adalah fluks magnet total, koefisien K T konstan untuk motor tertentu.
Sesuai dengan rumus (8), pengaturan (pembatasan) momen dapat dicapai dengan mengubah arus I atau fluks magnet F. Dalam prakteknya pengaturan momen paling sering dilakukan dengan mengatur arus. Arus motor diatur oleh sistem kendalinya (atau operator) dengan mengubah tegangan yang disuplai ke motor menggunakan konverter daya atau dengan memasukkan resistor tambahan pada rangkaiannya.
Hitung konstanta desain mesin yang termasuk dalam persamaan (8):
. (9)
Mari kita tentukan hubungan antara fluks motor dan arus belitan medan. Sebagaimana diketahui dari teori mesin listrik, karena pengaruh saturasi sistem magnet, hubungan ini bersifat non linier dan berbentuk seperti pada Gambar 3. Untuk memanfaatkan besi dengan lebih baik, mesin dirancang sedemikian rupa. bahwa dalam mode nominal titik operasinya berada pada infleksi kurva magnetisasi. Mari kita ambil besarnya fluks magnet sebanding dengan arus eksitasi.
pr.=Iв, (10)
dimana Iv adalah arus eksitasi.
Ф - nilai riil aliran; Ф pr.- nilai aliran yang diterima untuk perhitungan
Beras. 3. Perbandingan nilai fluks magnet yang diterima dan nyata
Karena IM dan DPT dalam percobaan memiliki satu poros yang sama, kita dapat menghitung momen yang diciptakan oleh DPT dan, berdasarkan nilai yang diperoleh dan pembacaan sensor kecepatan, membangun karakteristik mekanik eksperimental IM (Gambar 4 ).
Gambar.4. Karakteristik mekanik motor induksi: dihitung dan eksperimental
Karakteristik eksperimental yang diperoleh pada wilayah nilai momen rendah terletak di bawah karakteristik yang dihitung secara teoritis, dan di atasnya - pada wilayah nilai tinggi. Penyimpangan seperti itu dikaitkan dengan perbedaan antara nilai fluks magnet yang diterima untuk perhitungan dan nilai sebenarnya (Gbr. 3). Kedua grafik tersebut berpotongan di Фpr.=Iв. no.
Kami memperkenalkan koreksi ke dalam perhitungan dengan menetapkan ketergantungan nonlinier (Gbr. 5):
=а·Iв, (11)
dimana a adalah koefisien non-linearitas.
Beras. 5. Rasio fluks magnet terhadap arus eksitasi
Karakteristik eksperimen yang dihasilkan akan berbentuk seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 6.
Gambar.6. Karakteristik mekanik motor induksi: dihitung dan eksperimental
Mari kita hitung kesalahan data eksperimen yang diperoleh untuk kasus di mana fluks magnet bergantung secara linier pada arus eksitasi (10) dan kasus di mana ketergantungan ini nonlinier (11). Pada kasus pertama, total kesalahannya adalah 3,81%, pada kasus kedua 1,62%.
Kesimpulan
Karakteristik mekanis yang dibangun berdasarkan data eksperimen berbeda dengan karakteristik yang dibangun menggunakan rumus Kloss (1) karena asumsi yang diterima Фpr.=Iв, selisihnya sebesar 3,81%, dengan Iв=Iв.nom.=0,4 (А) spesifikasi tersebut cocok. Ketika Ib mencapai nilai nominal, terjadi kejenuhan sistem magnet DCT, akibatnya peningkatan arus eksitasi lebih lanjut semakin kecil pengaruhnya terhadap nilai fluks magnet. Oleh karena itu, untuk memperoleh nilai torsi yang lebih akurat, perlu dimasukkan faktor saturasi yang dapat meningkatkan keakuratan perhitungan sebesar 2,3 kali lipat. Karakteristik mekanis yang dibangun melalui pemodelan cukup mencerminkan pengoperasian mesin sebenarnya, dan dapat dijadikan dasar untuk penelitian lebih lanjut.
Peninjau:
- Pyukke Georgy Alexandrovich, Doktor Ilmu Teknik, Profesor Departemen Sistem Kontrol KamchatSTU, Petropavlovsk-Kamchatsky.
- Potapov Vadim Vadimovich, Doktor Ilmu Teknik, Profesor cabang Universitas Federal Timur Jauh, Petropavlovsk-Kamchatsky.
Tautan bibliografi
Likhodedov A.D. KONSTRUKSI KARAKTERISTIK MEKANIK MESIN ASYNCHRONOUS DAN PERSETUJUANNYA // Masalah sains dan pendidikan modern. - 2012. - No.5.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (tanggal akses: 01.02.2020). Kami menyampaikan kepada Anda jurnal-jurnal yang diterbitkan oleh penerbit "Academy of Natural History"
Motor listrik yang paling umum di industri, pertanian dan semua aplikasi lainnya adalah motor induksi. Dapat dikatakan bahwa motor induksi sangkar tupai merupakan alat utama yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Prinsip pengoperasian motor induksi telah dibahas pada § 1.2 dan 6.1.
Medan elektromagnetik stator berputar di celah udara mesin dengan kecepatan co = 2 nf( /r hal. Pada frekuensi standar 50 Hz, kecepatan rotor terukur bergantung pada jumlah pasangan kutub r hal(Tabel 6.1).
Tabel 6.1
Ketergantungan kecepatan putaran motor asinkron pada jumlah pasangan
tiang
|
Jumlah pasangan kutub r hal |
Kecepatan sudut medan elektromagnetik stator coq. 1/dtk |
Kecepatan mesin, rpm |
|
|
rotasi sinkron l 0 |
teladan nominal |
||
Tergantung pada desain rotor motor asinkron, motor asinkron dibedakan dengan fase Dan rotor sangkar tupai. Pada motor dengan rotor fasa, belitan terdistribusi tiga fasa terletak di rotor, biasanya dihubungkan ke bintang, ujung belitan dihubungkan ke cincin slip, di mana rangkaian listrik rotor dikeluarkan dari mesin untuk koneksi ke resistansi awal, diikuti dengan korslet belitan. Pada motor sangkar tupai, belitan dibuat dalam bentuk kandang tupai - batang dihubung pendek pada kedua sisinya dengan cincin. Meskipun memiliki desain khusus, sangkar tupai juga dapat dianggap sebagai belitan tiga fasa yang dihubung pendek.
Momen elektromagnetik M pada motor asinkron tercipta karena interaksi medan magnet putar stator dengan komponen aktif arus rotor:
Di mana Ke - konstanta konstruktif.
Arus rotor timbul karena EMF E 2, yang diinduksi pada belitan rotor oleh medan magnet yang berputar. Ketika rotor dalam keadaan stasioner, motor induksi merupakan transformator tiga fasa dengan belitan dihubung pendek atau dibebani dengan hambatan awal. EMF yang terjadi ketika rotor diam pada belitannya disebut fase terukur EMF rotor E 2n. GGL ini kira-kira sama dengan tegangan fasa stator dibagi rasio transformasi ke t:
Saat motor berputar, EMF rotor E 2 dan frekuensi EMF ini (dan karenanya frekuensi arus dalam belitan rotor) ^ bergantung pada frekuensi medan putar yang melintasi konduktor belitan rotor (dalam motor sangkar-tupai - batang). Frekuensi ini ditentukan oleh perbedaan kecepatan medan stator w dan rotor w, yang disebut slip mutlak:
Saat menganalisis mode operasi motor asinkron dengan frekuensi tegangan suplai konstan (50 Hz), biasanya digunakan nilai slip relatif
Ketika rotor motor dalam keadaan stasioner, s= 1. EMF tertinggi dari rotor saat beroperasi dalam mode motor adalah dengan rotor stasioner ( E 2n), dengan meningkatnya kecepatan (slip berkurang), EMF E 2 akan berkurang:
Demikian pula, frekuensi EMF dan arus rotor / 2 pada rotor stasioner akan sama dengan frekuensi arus stator /, dan dengan meningkatnya kecepatan, akan berkurang sebanding dengan slip:
Dalam mode nominal, kecepatan rotor sedikit berbeda dari kecepatan medan, dan slip nominal untuk motor serba guna dengan daya 1,5...200,0 kW hanya 2...3%, dan untuk motor dengan daya lebih tinggi, sekitar 1%. Dengan demikian, dalam mode nominal, EMF rotor adalah 1...3% dari nilai nominal EMF ini pada 5=1. Frekuensi arus rotor dalam mode nominal hanya akan 0,5...1,5 Hz. Pada 5 = 0, ketika kecepatan rotor sama dengan kecepatan medan, EMF rotor E 2 dan arus rotor / 2 akan menjadi nol, torsi motor juga akan menjadi nol. Modus ini adalah mode siaga ideal.
Ketergantungan frekuensi EMF dan arus rotor pada slip menentukan keunikan karakteristik mekanik motor induksi.
Pengoperasian motor asinkron dengan rotor fase, yang belitannya dihubung pendek. Seperti ditunjukkan pada (6.16), torsi motor sebanding dengan fluks Ф dan komponen aktif arus rotor / 2 "a, direduksi ke stator. Fluks yang dihasilkan oleh belitan bergantung pada nilai dan frekuensi tegangan suplai.
Arus rotor adalah
dimana Z 2 adalah impedansi fasa belitan rotor.
Perlu diingat bahwa resistansi induktif belitan rotor x 2 adalah nilai variabel yang bergantung pada frekuensi arus rotor, dan oleh karena itu, pada slip: x 2 \u003d 2p 2 2 \u003d 2k t 2.
Dengan rotor stasioner di s= 1 resistansi induktif belitan rotor maksimum. Ketika kecepatan meningkat (slip berkurang), reaktansi induktif rotor x 2 berkurang dan, setelah mencapai kecepatan pengenal, hanya 1...3% dari hambatan pada 5 = 1. Dilambangkan x 2s \u003d l \u003d x 2n, kita mendapatkan
Mari kita bawa parameter rangkaian rotor ke belitan stator, dengan mempertimbangkan rasio transformasi dan berdasarkan kekekalan
kesetaraan kekuasaan:
Dan komponen aktif arus rotor berbentuk :
Membagi pembilang dan penyebut rumus (6.26) dengan S, kita mendapatkan
Operasi matematika yang dilakukan - membagi pembilang dan penyebut dengan S, tentu saja, tidak mengubah validitas persamaan (6.29), tetapi bersifat formal, yang harus diperhitungkan ketika mempertimbangkan hubungan ini. Faktanya, sebagai berikut dari rumus asli (6.26), slip bergantung pada resistansi induktif rotor x 2, dan resistensi aktif g 2 tetap konstan. Penggunaan ekspresi (6.29) memungkinkan, dengan analogi dengan transformator, untuk membuat rangkaian ekivalen untuk motor asinkron, yang ditunjukkan pada gambar. 6.4 ,A.
Beras. 6.4.Rangkaian ekivalen motor asinkron: a - rangkaian lengkap; b - skema dengan sirkuit magnetisasi jarak jauh
Untuk analisis penggerak listrik yang tidak diatur, skema ini dapat disederhanakan dengan mentransfer rangkaian magnetisasi ke terminal motor. Rangkaian ekivalen berbentuk U yang disederhanakan ditunjukkan pada gambar. 6.4D berdasarkan itu, arus rotor akan sama dengan:
Di mana x k \u003d x + x "2i- reaktansi induktif hubung singkat. Komponen aktif arus rotor, dengan memperhatikan (6.28), adalah:
Substitusikan (6.22) dan (6.31) ke dalam (6.16), kita peroleh ekspresi momen motor induksi
Karakteristik mekanis alami motor asinkron oz = f(L) dengan rotor fase, yang belitannya dihubung pendek, ditunjukkan pada gambar. 6.5. Ini juga menunjukkan karakteristik elektromekanis motor u = /(/j), ditentukan dari diagram vektor motor asinkron pada gambar. 6.6, saya x = saya + / 2 ".
Beras. PADA 5. Karakteristik mekanik dan elektromekanis alami motor induksi
Beras. V.V. Diagram vektor sederhana dari motor induksi
Dengan asumsi arus magnetisasi reaktif, kita peroleh dimana 
Menyamakan turunannya dM/ds= , carilah nilai momen maksimum motor induksi M k = M n dan nilai slip kritis yang sesuai S K:
Di mana s K- slip kritis; tanda "+" berarti nilai ini mengacu pada mode motor, tanda "-" - untuk mode generator pengereman regeneratif.
Dengan mempertimbangkan (6.34) dan (6.35), rumus karakteristik mekanik (6.32) dapat diubah menjadi ekspresi yang lebih mudah digunakan - Rumus Kloss:
Untuk motor dengan daya lebih dari 15 kW, resistansi belitan stator r kecil dan pada frekuensi 50 Hz jauh lebih kecil xk. Oleh karena itu, pada persamaan di atas, nilai r dapat diabaikan:
Berdasarkan rumus yang diperoleh, dimungkinkan untuk menghitung karakteristik mekanis motor asinkron, menggunakan data paspornya, dengan mengetahui torsi pengenal M N, slip nominal s h dan kapasitas beban berlebih motor X.
Perhatikan bahwa ketika menganalisis proses elektromagnetik pada motor asinkron untuk keadaan tunak, kami sampai pada hubungan yang sama (6.9) dan (6.10), yang diperoleh pada 6.1 berdasarkan persamaan diferensial dari mesin dua fase yang digeneralisasi.
Analisis ciri-ciri karakteristik mekanik motor induksi (lihat Gambar 6.5). Ini non-linier dan terdiri dari dua bagian. Yang pertama - bagian yang bekerja - dalam rentang geser dari 0 hingga s K. Bagian karakteristik ini mendekati linier dan memiliki kekakuan negatif. Di sini, momen yang dikembangkan oleh motor kira-kira sebanding dengan arus stator 1 X dan rotor / 2 . Karena pada bagian ini ciri-cirinya s maka suku kedua penyebut pada rumus (6.39) jauh lebih kecil dari suku pertama dan dapat diabaikan. Kemudian sifat mekanik bagian kerja dapat direpresentasikan secara kasar dalam bentuk linier, dimana momen sebanding dengan slip:
Bagian kedua dari karakteristik mekanis motor asinkron dengan slip besar sK (s>sK) lengkung, dengan nilai kekakuan positif (3. Meskipun arus motor meningkat seiring dengan meningkatnya slip, momen sebaliknya menurun. Jika belitan rotor motor asinkron dengan rotor fasa pada rangkaian eksternal pendek -dihubungkan, maka arus start motor tersebut (dengan = 0 dan 5 = 1) akan sangat besar dan melebihi arus pengenal sebanyak 10-12 kali, sedangkan torsi awal akan menjadi sekitar 0,4 . ..5...6)/n, dan torsi awal (1.1...1.3) A/n.
Untuk menjelaskan perbedaan antara arus awal dan torsi, perhatikan diagram vektor rangkaian rotor (Gbr. 6.7) untuk dua kasus: ketika slipnya besar (bagian awal dari karakteristik); ketika slipnya kecil (bagian kerja dari karakteristik). Pada saat start, ketika 5=1, frekuensi arus rotor sama dengan frekuensi sumber listrik (f 2 = 50Hz). Resistansi induktif dari belitan rotor [lihat. (6.24)] besar dan secara signifikan melebihi resistansi aktif rotor / * 2, arus tertinggal dari EMF rotor dengan sudut yang besar φ, yaitu. arus rotor sebagian besar reaktif. Karena EMF rotor dalam hal ini akan besar 2 \u003d 2n, maka arus awal juga akan sangat besar, namun karena nilai cp 2 yang kecil, komponen aktif arus rotor 1 2a akan kecil, oleh karena itu momen yang dikembangkan oleh mesin juga akan kecil.
Ketika motor berakselerasi, slip berkurang, EMF rotor, frekuensi arus rotor, dan resistansi induktif rotor berkurang secara proporsional. Dengan demikian, nilai arus total rotor dan stator menurun, namun karena peningkatan f 2, komponen aktif arus rotor meningkat dan torsi motor meningkat.
Saat slip motor menjadi berkurang SK, frekuensi arus rotor akan berkurang sedemikian rupa sehingga reaktansi induktif akan lebih kecil dari reaktansi aktif, dan arus rotor praktis akan aktif (Gbr. 2). 6.7,6), torsi motor akan sebanding dengan arus rotor. Jadi, jika slip nominal motor adalah 5 n = 2%, maka dibandingkan dengan parameter awal, frekuensi arus rotor akan berkurang 50 kali lipat, dan resistansi induktif rotor juga akan berkurang. Oleh karena itu, meskipun EMF rotor juga akan berkurang sebanyak 50 kali, ini akan cukup untuk menciptakan arus pengenal rotor, yang menghasilkan torsi pengenal motor. Dengan demikian, orisinalitas karakteristik mekanis motor asinkron ditentukan oleh ketergantungan resistansi induktif rotor pada slip.
Beras. PUKUL 7. Diagram vektor rangkaian rotor motor asinkron: a - dengan slip besar: b - dengan dan slip kecil
Berdasarkan hal tersebut di atas, untuk menstart motor asinkron dengan rotor fasa, harus diambil tindakan untuk meningkatkan torsi awal dan mengurangi arus awal. Untuk tujuan ini, resistansi aktif tambahan disertakan dalam rangkaian rotor. Sebagai berikut dari rumus (6.34), (6.35), penambahan tahanan aktif tidak mengubah torsi maksimum mesin, tetapi hanya mengubah nilainya.
slip kritis: 
, di mana /?" ext - dikurangi menjadi
hambatan tambahan stator pada rangkaian rotor.
Pengenalan resistansi aktif tambahan meningkatkan impedansi rangkaian rotor, sebagai akibatnya, arus awal berkurang dan cp rangkaian rotor meningkat, yang menyebabkan peningkatan komponen aktif arus rotor dan, akibatnya, arus awal. torsi mesin.
Biasanya, resistansi yang dipotong dimasukkan ke dalam rangkaian rotor motor dengan rotor fase, yang tahapannya dijembatani dengan kontaktor start. Perhitungan sifat awal reostatik dapat dilakukan menurut rumus (6.39), dengan menggunakan nilai SK, sesuai R2 b untuk setiap langkah resistensi awal. Sirkuit untuk menyalakan resistansi tambahan dan karakteristik mekanik reostatik yang sesuai dari mesin ditunjukkan pada gambar. 6.8. Karakteristik mekanis memiliki titik idle ideal yang sama sama dengan kecepatan putaran medan elektromagnetik stator co, dan kekakuan bagian kerja karakteristik berkurang dengan meningkatnya resistansi aktif total rangkaian rotor (2 + /? ext).
Saat menghidupkan mesin, hambatan tambahan total /? 1 berikutnya. Setelah mencapai kecepatan dimana torsi mesin L / menjadi mendekati momen hambatan MS, bagian dari resistansi awal dihambat oleh kontaktor K1, dan motor beralih ke karakteristik yang sesuai dengan nilai resistansi tambahan /? 2 berikutnya. Dalam hal ini, torsi mesin ditingkatkan ke nilai tertentu M 2 . Saat motor berakselerasi lebih jauh, kontaktor K2 memperpendek resistansi start tahap kedua. Setelah menutup kontak kontaktor hubung singkat, motor beralih ke karakteristik alami dan akan beroperasi pada kecepatan yang sesuai dengan poin 1.
Untuk menghitung karakteristik awal, Anda perlu mengatur nilai torsi M ( di mana tahapan resistor awal dialihkan Mx = 1,2MS. Nilai awal torsi M 2(Gbr. 6.8) ditemukan dengan rumus, = A /, dimana 
T - sejumlah langkah.
Untuk menghitung tahapan resistansi awal, kita mencari resistansi nominal rotor R 2h \u003d 2n.lin /\u003e / 3 2n
Resistensi langkah:
Pada motor induksi sangkar tupai, penambahan hambatan pada rangkaian rotor tidak mungkin dilakukan. Namun, hasil yang sama dapat diperoleh dengan menggunakan pengaruh perpindahan arus pada permukaan penghantar. Inti dari fenomena ini adalah sebagai berikut. Menurut hukum induksi elektromagnetik, ketika arus bolak-balik mengalir melalui suatu konduktor, EMF induksi diri diinduksi di dalamnya, diarahkan melawan arus:
Nilai EMF ini bergantung pada arus SAYA , frekuensi dan induktansinya, ditentukan oleh karakteristik media di sekitar konduktor. Jika konduktor berada di udara, maka permeabilitas magnet mediumnya sangat kecil, oleh karena itu induktansinya kecil L. Dalam hal ini, pada frekuensi 50 Hz co = / s, pengaruh EMF induksi diri tidak signifikan. Hal lain adalah ketika konduktor ditempatkan di badan rangkaian magnet. Kemudian induktansi meningkat berkali-kali lipat dan EMF induksi diri, yang diarahkan melawan arus, berperan sebagai resistansi induktif yang mencegah aliran arus.
Beras. PADA jam 9. Desain rotor motor sangkar-tupai asinkron: A- dengan alur yang dalam; b - dengan sangkar ganda; V- diagram yang menjelaskan pengaruh perpindahan arus
Pertimbangkan manifestasi aksi EMF induksi diri untuk kasus konduktor (batang belitan rotor) yang ditempatkan di alur dalam sirkuit magnetik rotor motor (Gbr. 6.9 ,A). Kami membagi bagian batang secara kondisional menjadi tiga bagian, yang dihubungkan secara paralel. Arus yang mengalir melalui bagian bawah batang membentuk fluks , yang garis-garis gaya magnetnya tertutup sepanjang rangkaian magnet. Di bagian konduktor ini, terjadi EMF induksi diri yang besar eLV arus yang berlawanan 1 2 tahun
Saat ini / 23 (Gbr. 6.9, V), mengalir di sepanjang bagian atas batang belitan rotor membentuk aliran Ф 3, tetapi karena garis gaya aliran ini tertutup di udara untuk sebagian besar panjangnya, aliran Ф 3 akan jauh lebih kecil daripada aliran Ф. Oleh karena itu EMF e 1b akan berkali-kali lebih kecil dari eLV
Distribusi EMF induksi diri yang ditentukan sepanjang ketinggian batang adalah tipikal untuk mode ketika frekuensi arus rotor tinggi - mendekati 50 Hz. Dalam hal ini, karena ketiga bagian batang rotor dihubungkan secara paralel (lihat Gambar 6.9, V), maka arus rotor / 2 akan mengalir sepanjang bagian atas batang, dimana EMF baliknya lebih kecil e L . Fenomena ini disebut perpindahan arus ke permukaan alur. Dalam hal ini, penampang efektif batang yang dilalui arus akan beberapa kali lebih kecil dari total penampang batang belitan rotor. Dengan demikian, resistansi aktif rotor meningkat g 2 . Perhatikan bahwa karena EMF induksi diri bergantung pada frekuensi arus (yaitu pada slip), maka resistansi g 2 Dan x 2 adalah fungsi slip.
Saat start-up, ketika slipnya besar, resistansi r 2 meningkat (seolah-olah resistansi tambahan dimasukkan ke dalam rangkaian rotor). Ketika motor berakselerasi, slip motor berkurang, efek perpindahan arus melemah, arus mulai merambat ke bawah penampang konduktor, hambatan g 2 berkurang. Ketika kecepatan operasi tercapai, frekuensi arus rotor menjadi sangat kecil sehingga fenomena perpindahan arus tidak lagi mempengaruhi, arus mengalir melalui seluruh penampang konduktor, dan hambatan g 2 minimum. Karena perubahan resistensi otomatis ini g 2, start motor sangkar-tupai asinkron berlangsung dengan baik: arus start adalah
Nominal 5,0...6,0, dan torsi awal nominal 1,1...1,3.
Dimungkinkan untuk memvariasikan parameter karakteristik awal motor asinkron selama desain dengan mengubah bentuk alur, serta ketahanan bahan batang (komposisi paduan). Selain alur yang dalam, alur ganda juga digunakan, membentuk sangkar tupai ganda (Gbr. 2). 6.9,6), dan juga menggunakan alur berbentuk buah pir, dll.
Pada gambar. 6.10 menunjukkan karakteristik mekanis khas dari berbagai modifikasi motor sangkar-tupai asinkron.
Beras. JAM 10. Perkiraan karakteristik mekanis motor sangkar tupai asinkron: a - versi normal; 6 - dengan peningkatan slip; V- dengan peningkatan torsi awal; g- crane dan seri metalurgi
Motor sangkar tupai biasa digunakan untuk menggerakkan berbagai mesin dan mekanisme yang berfungsi, terutama untuk penggerak yang beroperasi dalam mode berkelanjutan. Desain ini ditandai dengan efisiensi tinggi dan slip nominal minimum. Sifat mekanis pada daerah slip besar biasanya mempunyai kemiringan yang kecil, ditandai dengan torsi yang minimal Mt (hal.
Motor slip tinggi memiliki karakteristik mekanis yang lebih lembut dan digunakan dalam kasus berikut: ketika dua atau lebih mesin beroperasi pada poros yang sama, untuk mekanisme (misalnya, engkol) dengan beban yang berubah secara siklis, bila disarankan untuk menggunakan energi kinetik yang tersimpan dalam mesin. bagian penggerak listrik yang bergerak untuk mengatasi hambatan terhadap gerakan, dan untuk mekanisme yang beroperasi dalam mode intermiten.
Motor dengan torsi awal yang meningkat Dirancang untuk alat berat dengan kondisi start yang sulit, seperti konveyor pengikis.
Mesin untuk derek dan seri metalurgi dirancang untuk mekanisme yang beroperasi dalam mode intermiten dengan start yang sering. Motor ini memiliki kapasitas beban berlebih yang besar, torsi awal yang tinggi, kekuatan mekanik yang meningkat, namun kinerja energinya lebih buruk.
Perhitungan analitis karakteristik mekanik motor induksi sangkar tupai cukup rumit, oleh karena itu karakteristiknya dapat dibangun secara kasar menggunakan empat titik: saat idle (5 = 0), maksimum Mk, peluncur M hal dan minimal Mt[n momen di awal peluncuran. Data titik karakteristik ini diberikan dalam katalog dan buku referensi motor asinkron. Perhitungan bagian kerja dari karakteristik mekanik motor asinkron hubung pendek (dengan slip dari 0 hingga 5 k) dapat dilakukan dengan menggunakan rumus Kloss (6.36), (6.39), karena pengaruh perpindahan arus dalam operasi mode hampir tidak terwujud.
Karakteristik mekanis penuh motor induksi di semua kuadran medan MS, ditunjukkan pada gambar. 6.11.
Motor asinkron dapat bekerja dalam tiga mode pengereman: pengereman regeneratif dan dinamis serta pengereman arus balik. Mode pengereman tertentu juga merupakan pengereman kapasitor.
Pengereman regeneratif regeneratif mungkin ketika kecepatan rotor lebih tinggi dari kecepatan putaran medan elektromagnetik stator, yang sesuai dengan nilai slip negatif: oo>co 0 5 
Nilai torsi maksimum yang sedikit lebih besar dalam mode generator dijelaskan oleh fakta bahwa kerugian pada stator (pada resistansi G () pada mode motor torsi pada poros dikurangi, dan pada mode generator torsi pada poros harus lebih besar untuk menutupi rugi-rugi pada stator.
Perhatikan bahwa dalam mode pengereman regeneratif, motor asinkron menghasilkan dan menyalurkan daya aktif ke jaringan, dan untuk menciptakan medan elektromagnetik, motor asinkron dalam mode generator juga harus bertukar daya reaktif dengan jaringan. Oleh karena itu, mesin asinkron tidak dapat berfungsi sebagai generator otonom ketika terputus dari jaringan. Namun, dimungkinkan untuk menghubungkan mesin asinkron ke bank kapasitor sebagai sumber daya reaktif.
Metode pengereman dinamis: belitan stator diputuskan dari sumber listrik AC dan dihubungkan ke sumber tegangan DC (Gbr. 6.12). Ketika belitan stator ditenagai oleh arus searah, medan elektromagnetik yang diam di ruang angkasa tercipta, yaitu. kecepatan putaran medan stator dengan dt = . Slipnya akan sama dengan 5 DT = -co/co n, dimana con n adalah kecepatan sudut nominal putaran medan stator.
Beras. 6 .12 A- dimasukkannya pengereman dinamis; b - saat menghubungkan belitan menjadi bintang; V- saat menghubungkan belitan dalam segitiga
Jenis karakteristik mekanis (Gbr. 6.13) mirip dengan karakteristik mode pengereman regeneratif. Titik tolak cirinya adalah asal koordinat. Anda dapat mengatur intensitas pengereman dinamis dengan mengubah arus eksitasi / dt pada belitan stator. Semakin tinggi arusnya, semakin besar pula torsi pengereman yang dikembangkan motor. Namun dalam hal ini, harus diperhitungkan bahwa pada arus / dm > / 1n, saturasi sirkuit magnetik mesin mulai mempengaruhi.
Untuk motor asinkron dengan rotor fase, torsi pengereman juga dapat dikontrol dengan memasukkan resistansi tambahan ke dalam rangkaian rotor. Efek dari pengenalan resistensi tambahan serupa dengan yang terjadi ketika motor asinkron dihidupkan: karena peningkatan f, slip kritis motor meningkat dan torsi pengereman meningkat pada kecepatan putaran tinggi.
Dalam mode pengereman dinamis, belitan stator ditenagai oleh sumber DC. Perlu juga diingat bahwa dalam rangkaian pengereman dinamis, arus / d t mengalir (ketika belitan dihubungkan ke bintang) bukan melalui belitan tiga, tetapi melalui belitan dua fasa.
Untuk menghitung karakteristiknya, perlu mengganti arus nyata / setara /, yang mengalir melalui belitan tiga fasa,
menciptakan gaya magnetisasi yang sama dengan arus SAYA. Untuk skema pada gambar. 6.12 ,6 1 =0.816/ , dan untuk rangkaian pada gambar. 6.12 , di saya =0,472/ .
Rumus yang disederhanakan untuk perkiraan perhitungan karakteristik mekanis (tidak memperhitungkan saturasi mesin) mirip dengan rumus Kloss untuk mode motor:
Di mana 
- momen kritis dalam mode pengereman dinamis; 
Perlu ditekankan bahwa slip kritis pada mode pengereman dinamis jauh lebih kecil dibandingkan slip kritis pada mode motor, karena . Tegangan catu daya DC akan jauh lebih kecil dari tegangan pengenal dan kira-kira sama dengan dt = (2, ... 4) / eq.
Secara energetik, dalam mode pengereman dinamis, motor asinkron beroperasi sebagai generator sinkron, dibebani oleh resistansi rangkaian rotor motor. Seluruh tenaga mekanik yang disuplai ke poros motor selama pengereman diubah menjadi tenaga listrik dan digunakan untuk memanaskan tahanan rangkaian rotor. Pengereman terbalik bisa dalam dua kasus:
- ketika, selama pengoperasian mesin, sangat mendesak untuk menghentikannya, dan untuk ini, urutan pergantian fase catu daya belitan stator mesin diubah;
- ketika sistem elektromekanis bergerak ke arah negatif di bawah aksi beban turun, dan motor dihidupkan dalam arah naik untuk membatasi kecepatan turun (mode beban tarik).
Dalam kedua kasus tersebut, medan elektromagnetik stator dan rotor motor berputar ke arah yang berbeda. Slip mesin di pro-
anti-inklusi selalu lebih besar dari satu: 
Dalam kasus pertama (Gbr. 6.14), motor yang beroperasi pada titik 1, setelah mengubah urutan urutan fase motor, beralih ke mode pengereman di titik G, dan kecepatan penggerak dengan cepat berkurang karena aksi torsi pengereman. M T dan statis MS. Saat melambat hingga kecepatan mendekati nol, motor harus dimatikan, jika tidak maka akan berakselerasi ke arah putaran yang berlawanan.
Beras. 6.14.
Dalam kasus kedua, setelah rem mekanis dilepaskan, mesin, yang dihidupkan ke arah atas, di bawah aksi gravitasi beban yang diturunkan, akan berputar ke arah yang berlawanan dengan kecepatan yang sesuai dengan poin 2. Operasi dalam mode oposisi di bawah aksi beban tarik dimungkinkan saat menggunakan motor dengan rotor fase. Dalam hal ini, resistansi tambahan yang signifikan dimasukkan ke dalam rangkaian rotor, yang sesuai dengan karakteristik 2 pada Gambar. 6.14.
Secara energik, rezim oposisi sangat tidak menguntungkan. Arus dalam mode ini untuk motor sangkar-tupai asinkron melebihi arus start, mencapai nilai 10 kali lipat. Rugi-rugi pada rangkaian rotor motor merupakan jumlah rugi-rugi akibat hubung singkat motor dan daya yang ditransfer ke poros motor selama pengereman: A P n = L/T co 0 + Mt (tentang.
Untuk motor sangkar tupai, mode anti-peralihan hanya dapat dilakukan selama beberapa detik. Saat menggunakan motor dengan rotor fase dalam mode oposisi, resistansi tambahan harus disertakan dalam rangkaian rotor. Dalam hal ini, kehilangan energi tetap sama signifikannya, tetapi energi tersebut diubah dari volume mesin menjadi resistansi rotor.
Perangkat dan penerapan tekanan darah dengan korsleting rotor.
1) Stator tetap: inti baja listrik berlapis dengan (biasanya) belitan tiga fasa membentuk kutub dan digeser dalam ruang sebesar 120 derajat.
Gulungan stator biasanya dibuat dengan insulasi pernis.
2) Rotor sangkar tupai yang dapat digerakkan: inti tipe stator. Berliku dalam alur - batang tembaga atau aluminium, disingkat dengan cincin di ujung inti.
Gulungan rotor pada beberapa motor berdaya rendah dibuat dari aluminium die casting.
Pada IM berdaya rendah, celah udara antara stator dan rotor adalah 0,2 - 0,3 mm, pada mesin berdaya tinggi - beberapa milimeter.
13. Pengoperasian IM dalam mode pengereman anti-peralihan.
Hal ini diperlukan untuk memindahkan rangkaian ke pembalikan dan mematikannya dengan kecepatan nol. Pengendalian kecepatan dilakukan oleh relai kecepatan.
Cara mengontrol kecepatan putaran motor asinkron.
Untuk motor hubung singkat asinkron rotor
Untuk motor dengan rotor fasa: dengan mengganti jumlah langkah rheostat pada rangkaian rotor.
Memulai IM dengan rotor fase.
Dimasukkannya rheostat pengatur start pada rotor memungkinkan Anda untuk mempercepat mesin secara bertahap tanpa melebihi arus start lebih dari 2-3 nominal.
Grafik - tiga langkah
Karakteristik mekanis motor asinkron, analisisnya.
1-х.х 2- mode pengenal 3- kapasitas kelebihan beban 4 - mulai
1. Karakteristik mekanis dibangun di atas 4 poin:
dimana: - kecepatan sinkron;
– kecepatan terukur;
– slip kritis
ƛ - kapasitas mesin berlebih;
Momennya bersifat nominal;
Kecepatan terukur;
17. Prinsip pengoperasian motor asinkron.
Tiga fase belitan stator (primer) IM disuplai dengan tegangan bolak-balik kamu sebuah = kamu m dosa (w T), kamu b= kamu m dosa (w T-p/3); kamu c= kamu m dosa (w T-2p/3), dimana w=2π F 1 .
Arus fasa mulai mengalir dalam belitan, juga bergeser relatif satu sama lain sebesar 120 derajat Celcius.
Medan magnet stator muncul, berputar dengan kecepatan sudut Ω 0 =2π F 1 /P.
Medan magnet stator melintasi konduktor belitan rotor (belitan sekunder) dan menginduksi EMF di dalamnya:
Arah E 2 ditentukan oleh aturan tangan kanan. EMF yang diinduksi menciptakan arus pada belitan tertutup.
Resistansi induktif (induktansi) batang rotor kecil, arus praktis sefasa dengan EMF.
Akibat interaksi arus rotor dengan fluks magnet, timbul gaya mekanis yang bekerja pada penghantar rotor, yang arahnya ditentukan oleh aturan tangan kiri, dan momen elektromagnetik yang berputar.
Pada saat yang sama, untuk menciptakan momen, fluks stator perlu melintasi konduktor rotor, yaitu medan stator berputar dengan kecepatan lebih tinggi dari kecepatan rotor. Perbedaan kecepatan putaran ini disebut slip.
Jadi, ciri khas IM, yang menjadi asal muasal namanya, adalah medan stator dan rotor berputar pada kecepatan yang berbeda, yaitu. tidak sinkron atau secara asinkron.
Jika Anda mengubah arah putaran medan stator, maka rotor juga akan mulai berputar ke arah yang berlawanan - ini adalah pembalikan. Secara skematis, untuk ini cukup menukar dua fase mana pun.
18.Cara menghidupkan motor asinkron dengan korsleting rotor dan karakteristiknya
Dalam semua metode, penurunan arus start dicapai. Start langsung diperbolehkan jika tenaga mesin kecil atau mesin hidup tanpa beban.
1. Dengan mengubah resistansi pada rangkaian stator, digunakan pada elevator, kerugiannya: kapasitas beban berlebih dan torsi awal berkurang
2. Dengan mengubah tegangan dan frekuensi secara bersamaan: menggunakan konverter frekuensi tegangan, metode ini lebih baik dalam hal pengendalian, membutuhkan peralatan yang mahal
3 Dengan hanya mengubah besaran tegangan: hasilnya sama seperti pada kasus pertama.
4. Peralihan dari delta ke bintang (mengubah jumlah pasangan kutub)
Karakteristik mekanik dinamis motor induksi disebut hubungan antara nilai sesaat kecepatan (slip) dan momen mesin listrik untuk momen yang sama dalam waktu mode operasi transien.
Grafik sifat mekanik dinamis motor induksi dapat diperoleh dari penyelesaian bersama sistem persamaan diferensial kesetimbangan listrik pada rangkaian stator dan rotor motor dan salah satu persamaan torsi elektromagnetiknya, yang diberikan tanpa turunannya:
Sistem persamaan (5.35) menggunakan notasi berikut:
A
- komponen vektor tegangan belitan stator, berorientasi sepanjang sumbu B sistem koordinat tetap;
- resistansi induktif ekivalen belitan stator, sama dengan resistansi induktif kebocoran belitan stator dan resistansi induktif dari medan utama;
- resistansi induktif ekivalen belitan rotor, direduksi menjadi belitan stator, sama dengan resistansi induktif kebocoran belitan rotor dan resistansi induktif dari medan utama;
- resistansi induktif dari medan utama (rangkaian magnetisasi), yang diciptakan oleh aksi total arus stator;
A sistem koordinat tetap;
- komponen vektor hubungan fluks belitan stator, berorientasi sepanjang sumbu B sistem koordinat tetap;
A sistem koordinat tetap;
adalah komponen vektor hubungan fluks belitan rotor, yang berorientasi sepanjang sumbu B sistem koordinat tetap;
A sistem koordinat tetap;
- komponen vektor arus belitan rotor, berorientasi sepanjang sumbu B sistem koordinat tetap.
Proses elektromekanis dalam penggerak listrik asinkron dijelaskan dengan persamaan gerak. Untuk kesempatan ini
dimana momen tahanan beban berkurang pada poros motor; - momen inersia total penggerak listrik yang direduksi menjadi poros motor.
Analisis proses dinamis konversi energi pada motor induksi adalah tugas yang sulit karena persamaan non-linearitas yang signifikan yang menggambarkan motor induksi, karena produk variabel. Oleh karena itu, disarankan untuk mempelajari karakteristik dinamis motor induksi dengan menggunakan teknologi komputer.
Solusi gabungan dari sistem persamaan (5.62) dan (5.63) dalam lingkungan perangkat lunak MathCAD memungkinkan Anda menghitung grafik proses transien kecepatan dan torsi M dengan nilai numerik dari parameter rangkaian ekivalen motor asinkron, ditentukan dalam contoh 5.3.
Karena sifat mekanik dinamik motor induksi hanya dapat diperoleh dari hasil perhitungan transien, maka terlebih dahulu disajikan grafik transien kecepatan (Gbr. 5.9) dan torsi (Gbr. 5.10) pada saat menstart motor induksi dengan sambungan langsung. ke jaringan.
Beras. 5.9.
Beras. 5.10.
Beras. 5.11.
Grafik dan transien memungkinkan Anda membangun karakteristik mekanis dinamis dari motor asinkron (Gbr. 5.1 I, kurva I) saat start dengan koneksi langsung ke jaringan. Sebagai perbandingan, gambar yang sama menunjukkan karakteristik mekanik statis - 2, dihitung dengan ekspresi (5.7) untuk parameter yang sama dari rangkaian ekivalen motor asinkron.
Analisis karakteristik mekanik dinamis motor asinkron menunjukkan bahwa momen kejut maksimum pada saat start-up melebihi momen pengenal L / n dari karakteristik mekanik statis lebih dari 4,5 kali lipat dan dapat mencapai nilai yang terlalu besar dalam hal dari kekuatan mekanis. Torsi tumbukan selama start-up, dan terutama selama pembalikan motor asinkron, menyebabkan kegagalan kinematika mekanisme produksi dan motor asinkron itu sendiri.
Pemodelan dalam lingkungan perangkat lunak MathCAD memudahkan mempelajari karakteristik mekanik dinamis motor induksi. Telah ditetapkan bahwa karakteristik dinamis ditentukan tidak hanya oleh parameter rangkaian ekivalen motor asinkron, tetapi juga oleh parameter penggerak listrik, seperti momen inersia ekivalen, momen hambatan pada poros motor. . Akibatnya, motor asinkron dengan parameter jaringan suplai dan rangkaian ekivalen tertentu memiliki satu karakteristik mekanis statis dan banyak karakteristik mekanis dinamis.
Sebagai berikut dari analisis karakteristik dinamis Gambar. 5.9-5.10, proses pengasutan sementara motor asinkron hubung singkat dapat bersifat osilasi tidak hanya pada bagian awal, tetapi juga pada bagian akhir, dan kecepatan motor melebihi sinkron ω0. Dalam praktiknya, fluktuasi kecepatan sudut dan torsi mesin pada bagian akhir proses transien tidak selalu diamati. Selain itu, terdapat sejumlah besar mekanisme produksi yang fluktuasinya harus dikesampingkan. Contoh tipikal adalah mekanisme derek dan pergerakan derek. Untuk mekanisme seperti itu, motor asinkron dengan karakteristik mekanis lunak atau dengan peningkatan slip diproduksi. Telah ditetapkan bahwa semakin lembut bagian kerja dari karakteristik mekanis motor induksi dan semakin besar momen inersia ekivalen penggerak listrik, semakin kecil amplitudo osilasi ketika mencapai kecepatan tetap dan semakin cepat redamannya.
Studi tentang karakteristik mekanis dinamis memiliki kepentingan teoretis dan praktis, karena, seperti yang ditunjukkan pada Bagian 5.1.1, hanya dengan mempertimbangkan karakteristik mekanis statis dapat menyebabkan kesimpulan yang tidak sepenuhnya benar dan mendistorsi sifat beban dinamis selama start-up motor asinkron. . Studi menunjukkan bahwa nilai maksimum torsi dinamis dapat melebihi torsi pengenal motor saat start dengan sambungan langsung ke jaringan sebanyak 2-5 kali dan 4-10 kali saat motor dibalik, yang harus diperhitungkan akun saat mengembangkan dan memproduksi penggerak listrik.
Lebih mudah untuk menganalisis pengoperasian motor listrik asinkron berdasarkan karakteristik mekanisnya, yang merupakan ketergantungan bentuk yang dinyatakan secara grafis P = F(M). Dalam hal ini karakteristik kecepatan sangat jarang digunakan, karena untuk motor listrik asinkron karakteristik kecepatan adalah ketergantungan kecepatan pada arus rotor, dalam menentukannya terdapat sejumlah kesulitan, terutama dalam kasus motor listrik asinkron dengan rotor sangkar tupai.
Untuk motor listrik asinkron, serta untuk motor listrik arus searah, karakteristik mekanik alami dan buatan dibedakan. Motor listrik asinkron beroperasi berdasarkan karakteristik mekanis alami jika belitan statornya dihubungkan ke jaringan arus tiga fasa, yang tegangan dan frekuensinya sesuai dengan nilai nominal, dan jika tidak ada resistansi tambahan yang disertakan dalam rangkaian rotor.
Pada gambar. 42 diberikan ketergantungan M = F(S), yang memungkinkan Anda dengan mudah beralih ke karakteristik mekanis N = F(M ), karena menurut ekspresi (82) , kecepatan putaran rotor bergantung pada besarnya slip.
Mengganti rumus (81) ke dalam ekspresi (91) dan menyelesaikan persamaan yang dihasilkan P 2 kita peroleh persamaan karakteristik mekanik motor induksi berikut ini
Anggota R 1 S dihilangkan karena ukurannya yang kecil. Karakteristik mekanik yang sesuai dengan persamaan ini ditunjukkan pada gambar. 44.
Persamaan (95) tidak nyaman untuk konstruksi praktis, oleh karena itu persamaan yang disederhanakan biasanya digunakan dalam praktik. Jadi, dalam kasus motor listrik yang beroperasi pada karakteristik alami dengan torsi tidak melebihi 1,5 dari nilai nominalnya, slip biasanya tidak melebihi 0,1. Oleh karena itu, untuk kasus ini, pada persamaan (95) kita dapat mengabaikan suku tersebut X 2 S 2 /kr’ 2 · M , menghasilkan persamaan karakteristik alami yang disederhanakan berikut ini:
yang merupakan persamaan garis lurus yang miring terhadap sumbu x.
Meskipun persamaan (97) merupakan perkiraan, pengalaman menunjukkan bahwa perubahan torsi berkisar dari M= 0 sampai M=1,5M N Karakteristik motor induksi sangat mudah dan persamaan (97) memberikan hasil yang sesuai dengan data eksperimen.
Ketika resistansi tambahan dimasukkan ke dalam rangkaian rotor, karakteristiknya P = F(M) dengan akurasi yang cukup untuk tujuan praktis juga dapat dianggap bujursangkar dalam batas torsi yang ditentukan dan dibangun menurut persamaan (97).
Dengan demikian, karakteristik mekanik motor induksi berkisar dari M= 0 sampai M = 1,5 M N pada berbagai resistansi rangkaian rotor, mereka mewakili keluarga garis lurus yang berpotongan pada satu titik sesuai dengan jumlah putaran sinkron (Gbr. 45). Seperti yang ditunjukkan oleh persamaan (97), kemiringan setiap karakteristik terhadap sumbu absis ditentukan oleh nilai resistansi aktif rangkaian rotor. R’ 2 . Jelasnya, semakin besar resistansi yang dimasukkan ke setiap fase rotor, semakin besar kecenderungan karakteristiknya terhadap sumbu absis.
Seperti disebutkan, biasanya dalam praktiknya, karakteristik kecepatan motor asinkron tidak digunakan. Perhitungan resistansi awal dan penyesuaian dilakukan dengan menggunakan persamaan (97). Konstruksi karakteristik alami dapat dilakukan dengan dua titik - dengan kecepatan sinkron N 1 = 60F /R pada torsi nol dan pada kecepatan terukur pada torsi terukur.
Perlu diingat bahwa untuk motor listrik asinkron, ketergantungan torsi pada arus rotor SAYA 2 lebih kompleks daripada ketergantungan torsi pada arus jangkar
Motor listrik DC. Oleh karena itu, karakteristik kecepatan motor induksi tidak identik dengan karakteristik mekanis. Ciri P = F(SAYA 2 ) memiliki bentuk yang ditunjukkan pada Gambar. 46. Ada juga ciri khasnya N = F (SAYA 1 ).