Na construção de modelos de acionamento elétrico automatizado, é necessário levar em consideração a complexidade dos processos eletromecânicos que ocorrem no motor durante seu funcionamento. Os resultados obtidos a partir de cálculos matemáticos devem ser verificados empiricamente. Assim, existe a necessidade de determinar as características dos motores elétricos durante um experimento em escala real. As informações obtidas durante tal experimento permitem testar o modelo matemático construído. O artigo discute um método para construir as características mecânicas de um motor assíncrono com rotor de gaiola de esquilo, realiza um teste experimental das características mecânicas calculadas usando o exemplo de um sistema composto por um motor assíncrono, em cujo eixo um excitado independentemente O motor DC é conectado como carga, estima o erro de cálculo e conclui sobre a possibilidade de utilizar os resultados obtidos para pesquisas futuras. Na condução do experimento, é utilizado o estande de laboratório NTC-13.00.000.
motor assíncrono
motor DC
características mecânicas
circuito equivalente
saturação do sistema magnético.
1. Voronin S.G. Acionamento elétrico de aeronaves: Complexo educacional e metodológico. - Versão off-line 1.0. - Chelyabinsk, 1995-2011.- III. 493, lista acesa. - 26 títulos
2. Moskalenko V.V. Acionamento elétrico: um livro didático para estudantes. mais alto livro didático estabelecimentos. - M.: Centro Editorial "Academia", 2007. - 368 p.
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Introdução
Um motor assíncrono (AM) é um motor elétrico que tem ampla aplicação em diversas indústrias e na agricultura. O IM com rotor gaiola de esquilo possui características que o tornam difundido: facilidade de fabricação, o que significa baixo custo inicial e alta confiabilidade; alta eficiência combinada com baixos custos de manutenção resultam em custos operacionais gerais baixos; possibilidade de trabalhar diretamente da rede AC.
Modos de operação de um motor elétrico assíncrono
Os motores de gaiola de esquilo são máquinas assíncronas, cuja velocidade depende da frequência da tensão de alimentação, do número de pares de pólos e da carga no eixo. Geralmente, mantendo a tensão e a frequência de alimentação constantes, se a mudança de temperatura for ignorada, o torque do eixo dependerá do escorregamento.
O torque da pressão arterial pode ser determinado pela fórmula de Kloss:
onde , é o momento crítico, é o escorregamento crítico.
Além do modo motor, o motor assíncrono possui mais três modos de frenagem: a) frenagem do gerador com saída de energia para a rede; b) frenagem contra-comutada; c) frenagem dinâmica.
Com escorregamento positivo, uma máquina de gaiola de esquilo atuará como motor; com escorregamento negativo, atuará como gerador. Segue-se disso que a corrente de armadura de um motor de gaiola de esquilo dependerá apenas do escorregamento. Quando a máquina atingir a velocidade síncrona, a corrente será mínima.
A frenagem do gerador do IM com liberação de energia na rede ocorre quando a velocidade do rotor ultrapassa a velocidade síncrona. Neste modo, o motor elétrico fornece energia ativa à rede, e a energia reativa necessária para criar um campo eletromagnético é fornecida ao motor elétrico pela rede.
A característica mecânica para o modo gerador é uma continuação da característica do modo motor no segundo quadrante dos eixos coordenados.
A frenagem reversa corresponde ao sentido de rotação do campo magnético do estator, oposto à rotação do rotor. Neste modo, o escorregamento é maior que a unidade e a velocidade do rotor em relação à velocidade do campo do estator é negativa. A corrente no rotor e, conseqüentemente, no estator, atinge um valor grande. Para limitar esta corrente, uma resistência adicional é introduzida no circuito do rotor.
O modo de frenagem reversa ocorre quando o sentido de rotação do campo magnético do estator muda, enquanto o rotor do motor elétrico e os mecanismos a ele conectados continuam girando por inércia. Este modo também é possível no caso em que o campo do estator não muda o sentido de rotação e o rotor, sob a influência de um torque externo, muda o sentido de rotação.
Neste artigo consideraremos a construção das características mecânicas de um motor assíncrono em modo motor.
Construindo uma característica mecânica usando um modelo
Dados do passaporte AD DMT f 011-6у1: Uф =220 - tensão nominal de fase, V; p=3 - número de pares de pólos dos enrolamentos; n=880 - velocidade nominal de rotação, rpm; Pn=1400 - potência nominal, W; Iн=5,3 - corrente nominal do rotor, A; η = 0,615 - eficiência nominal, %; cosφ = 0,65 - cos(φ) nominal; J=0,021 - momento de inércia do rotor, kg m 2; Ki = 5,25 - múltiplo de corrente inicial; Kp = 2,36 - multiplicidade de torque de partida; Km = 2,68 - multiplicidade do momento crítico.
Para estudar os modos de operação dos motores assíncronos, são utilizadas características operacionais e mecânicas, que são determinadas experimentalmente ou calculadas com base em um circuito equivalente (EC). Para utilizar o SZ (Fig. 1), você precisa conhecer seus parâmetros:
- R 1, R 2 ", R M - resistência ativa das fases do estator, rotor e ramo de magnetização;
- X 1, X 2", X M - resistência ao vazamento indutivo das fases do estator do rotor e do ramo de magnetização.
Esses parâmetros são necessários para determinar as correntes de partida ao selecionar partidas magnéticas e contatores, ao realizar a proteção contra sobrecarga, para regular e configurar o sistema de controle do acionamento elétrico e para simular processos transitórios. Além disso, são necessários para calcular o modo de partida do IM, determinando as características de um gerador assíncrono, bem como no projeto de máquinas assíncronas para comparar os parâmetros iniciais e de projeto.
Arroz. 1. Circuito equivalente de um motor assíncrono
Utilizaremos a metodologia de cálculo dos parâmetros do circuito equivalente para determinar a resistência ativa e reativa das fases do estator e do rotor. Os valores de eficiência e fator de potência em cargas parciais necessários para os cálculos são fornecidos no catálogo técnico: pf = 0,5 - fator de carga parcial, %; Ppf = Pн·pf - potência em carga parcial, W; η _pf = 0,56 - eficiência em carga parcial, %; cosφ_pf = 0,4 - cos(φ) em carga parcial.
Valores de resistência no circuito equivalente: X 1 =4,58 - reatância do estator, Ohm; X 2 "=6,33 - reatância do rotor, Ohm; R 1 =3,32 - resistência ativa do estator, Ohm; R 2 "=6,77 - resistência ativa do rotor, Ohm.
Vamos construir uma característica mecânica de um motor assíncrono usando a fórmula de Kloss (1).
O deslizamento é determinado a partir de uma expressão da forma:
onde é a velocidade de rotação do rotor IM, rad/seg,
velocidade de rotação síncrona:
Velocidade crítica do rotor:
. (4)
Slide crítico:
Determinamos o ponto do momento crítico a partir da expressão
Determinamos o torque inicial usando a fórmula de Kloss em s=1:
. (7)
Com base nos cálculos realizados, construiremos uma característica mecânica da pressão arterial (Fig. 4). Para testá-lo na prática, realizaremos um experimento.
Construção de características mecânicas experimentais
Na condução do experimento é utilizado o estande de laboratório NTC-13.00.000 “Electrodrive”. Existe um sistema que consiste em um IM, ao qual um motor de corrente contínua (DCM) com excitação independente é conectado como carga. É necessário construir uma característica mecânica de um motor assíncrono usando dados de passaporte de máquinas assíncronas e síncronas e leituras de sensores. Temos a capacidade de alterar a tensão do enrolamento de excitação do DPT, medir as correntes na armadura de um motor síncrono e assíncrono e a frequência de rotação do eixo. Vamos conectar o IM à fonte de alimentação e carregá-lo alterando a corrente do enrolamento de excitação do DPT. Após realizar o experimento, compilaremos uma tabela de valores das leituras do sensor:
tabela 1 Leituras do sensor ao carregar um motor assíncrono
onde Iв é a corrente do enrolamento de campo do motor DC, I I é a corrente de armadura do motor DC, Ω é a velocidade do rotor do motor assíncrono, I 2 é a corrente do rotor do motor assíncrono.
Dados do passaporte da máquina síncrona tipo 2P H90L UHL4: Pn=0,55 - potência nominal, kW; Unom=220 - tensão nominal, V; Uv.nom=220 - tensão nominal de excitação, V; Iya.nom=3,32 - corrente nominal de armadura, A; Iv.nom=400 - corrente nominal de excitação, mA; Rя=16,4 - resistência de armadura, Ohm; nn=1500 - velocidade nominal de rotação, rpm; Jdv=0,005 - momento de inércia, kg m 2; 2p p =4 - número de pares de pólos; 2a=2 - número de ramos paralelos do enrolamento da armadura; N=120 - número de condutores ativos do enrolamento da armadura.
A corrente entra no rotor DPT através de uma escova, flui por todas as voltas do enrolamento do rotor e sai pela outra escova. O ponto de contato do enrolamento do estator com o enrolamento do rotor é através da placa ou segmentos do comutador que a escova pressiona naquele momento (a escova geralmente é mais larga que um segmento). Como cada espira individual do enrolamento do rotor está interligada a um segmento do comutador, a corrente na verdade passa por todas as espiras e por todas as placas do comutador em seu caminho através do rotor.
Arroz. 2. Correntes que fluem no rotor de um motor DC com dois pólos
A Figura 2 mostra que todos os condutores situados no pólo N têm carga positiva, enquanto todos os condutores sob o pólo S carregam uma carga negativa. Portanto, todos os condutores sob o pólo N receberão uma força descendente (que é proporcional à densidade de fluxo radial B e à corrente do rotor), enquanto todos os condutores sob o pólo S receberão uma força ascendente igual. Como resultado, um torque é criado no rotor, cuja magnitude é proporcional ao produto da densidade do fluxo magnético e da corrente. Na prática, a densidade do fluxo magnético não será completamente uniforme sob o pólo, portanto a força sobre alguns condutores do rotor será maior que sobre outros. O momento total desenvolvido no eixo será igual a:
M = K T ФI, (8)
onde Ф é o fluxo magnético total, o coeficiente K T é constante para um determinado motor.
De acordo com a fórmula (8), a regulação (limitação) do torque pode ser alcançada alterando a corrente I ou o fluxo magnético F. Na prática, a regulação do torque é mais frequentemente realizada ajustando a corrente. A corrente do motor é regulada pelo seu sistema de controle (ou operador), alterando a tensão fornecida ao motor por meio de conversores de energia elétrica ou pela inclusão de resistores adicionais em seus circuitos.
Vamos calcular a constante de projeto do motor incluído na equação (8):
. (9)
Vamos estabelecer uma conexão entre o fluxo do motor e a corrente do enrolamento de campo. Como se sabe pela teoria das máquinas elétricas, devido à influência da saturação do sistema magnético, essa relação é não linear e tem a forma mostrada na Figura 3. Para melhor aproveitamento do ferro, a máquina é projetada de forma que na nominal modo, o ponto de operação está na inflexão da curva de magnetização. Vamos considerar a magnitude do fluxo magnético proporcional à corrente de excitação.
Fpr.=Iв, (10)
onde Iв é a corrente de excitação.
F - valor real da vazão; F pr. - valor de vazão adotado para cálculos
Arroz. 3. Razão dos valores do fluxo magnético, aceitos e reais
Como o IM e o DPT possuem um eixo comum no experimento, podemos calcular o torque gerado pelo DPT e, com base nos valores obtidos e nas leituras do sensor de velocidade, construir uma característica mecânica experimental do IM (Figura 4).
Figura 4. Características mecânicas de um motor assíncrono: calculadas e experimentais
A característica experimental obtida na região de baixos valores de torque está localizada abaixo da característica calculada teoricamente, e superior na região de valores elevados. Este desvio está associado à diferença entre os valores calculados e reais do fluxo magnético (Fig. 3). Ambos os gráficos se cruzam em Фр.=Iв. não.
Introduzimos uma correção nos cálculos estabelecendo uma relação não linear (Fig. 5):
Ф=а·Iв, (11)
onde a é o coeficiente de não linearidade.
Arroz. 5. Relação entre fluxo magnético e corrente de excitação
A característica experimental resultante assumirá a forma mostrada na Fig. 6.
Figura 6. Características mecânicas de um motor assíncrono: calculadas e experimentais
Calculemos o erro dos dados experimentais para o caso em que o fluxo magnético depende linearmente da corrente de excitação (10), e o caso em que esta dependência é não linear (11). No primeiro caso, o erro total é de 3,81%, no segundo - 1,62%.
Conclusão
A característica mecânica, construída de acordo com dados experimentais, difere da característica construída pela fórmula de Kloss (1) devido à suposição aceita Fpr = Iv, a discrepância é de 3,81%, com Iv = Iv.nom. Essas características são as mesmas. Quando Iв atinge o valor nominal, o sistema magnético do DPT fica saturado, como resultado, um aumento adicional na corrente de excitação tem cada vez menos efeito no valor do fluxo magnético; Portanto, para obter valores de torque mais precisos, é necessário introduzir um coeficiente de saturação, que permite aumentar a precisão do cálculo em 2,3 vezes. A característica mecânica construída pela modelagem reflete adequadamente o funcionamento de um motor real;
Revisores:
- Pyukke Georgy Aleksandrovich, Doutor em Ciências Técnicas, Professor do Departamento de Sistemas de Controle da Universidade Técnica Estadual de Kamchatka, Petropavlovsk-Kamchatsky.
- Potapov Vadim Vadimovich, Doutor em Ciências Técnicas, Professor da filial da Universidade Federal do Extremo Oriente, Petropavlovsk-Kamchatsky.
Link bibliográfico
Likhodedov A.D. CONSTRUÇÃO DE CARACTERÍSTICAS MECÂNICAS DE UM MOTOR DE INDUÇÃO E SEUS ENSAIOS // Problemas modernos da ciência e da educação. – 2012. – Nº 5.;URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6988 (data de acesso: 01/02/2020). Chamamos a sua atenção revistas publicadas pela editora "Academia de Ciências Naturais"
Os motores elétricos mais comuns na indústria, na agricultura e em todas as outras aplicações são os motores assíncronos. Pode-se dizer que os motores de indução tipo gaiola de esquilo são o principal meio de conversão de energia elétrica em energia mecânica. O princípio de funcionamento de um motor assíncrono foi discutido nos § 1.2 e 6.1.
O campo eletromagnético do estator gira no entreferro da máquina a uma velocidade co = 2 nf ( /rp. A uma frequência padrão de 50 Hz, a velocidade nominal do rotor depende do número de pares de pólos rp(Tabela 6.1).
Tabela 6.1
Dependência da velocidade de rotação dos motores assíncronos do número de pares
postes
|
Número de pares de pólos rp |
Velocidade angular do campo eletromagnético do estator coq. 1/s |
Velocidade do motor, rpm |
|
|
rotação síncrona l 0 |
aproximado nominal |
||
Dependendo do projeto do rotor de um motor assíncrono, motores assíncronos com Estágio E rotor de gaiola de esquilo. Nos motores com rotor enrolado, um enrolamento distribuído trifásico está localizado no rotor, geralmente conectado em estrela, as extremidades dos enrolamentos são conectadas a anéis coletores, através dos quais os circuitos elétricos do rotor são removidos da máquina para; conexão às resistências de partida com posterior curto-circuito dos enrolamentos. Nos motores de gaiola de esquilo o enrolamento é feito na forma gaiola de esquilo - hastes em curto-circuito em ambos os lados por anéis. Apesar do design específico, a gaiola de esquilo também pode ser considerada como um enrolamento trifásico em curto-circuito.
Torque eletromagnético M em um motor assíncrono é criado devido à interação do campo magnético rotativo do estator F com o componente ativo da corrente do rotor:
Onde Para - constante construtiva.
A corrente do rotor surge devido ao EMF E2, que é induzido nos enrolamentos do rotor por um campo magnético rotativo. Quando o rotor está estacionário, o motor assíncrono é um transformador trifásico com enrolamentos em curto-circuito ou carregados com resistência de partida. A EMF que ocorre quando o rotor está estacionário em seus enrolamentos é chamada fase nominal EMF rotor E 2n. Este EMF é aproximadamente igual à tensão da fase do estator dividida pela relação de transformação para t:
Quando o motor está girando, o rotor EMF E2 e a frequência deste EMF (e, portanto, a frequência da corrente nos enrolamentos do rotor) depende da frequência do campo rotativo que atravessa os condutores do enrolamento do rotor (em um motor de gaiola de esquilo - hastes). Esta frequência é determinada pela diferença entre as velocidades do campo do estator co e do campo do rotor co, que é chamada deslizamento absoluto:
Ao analisar os modos de operação de um motor assíncrono com frequência de tensão de alimentação constante (50 Hz), geralmente é utilizado o valor de escorregamento relativo
Quando o rotor do motor está parado, s = 1. O maior EMF do rotor ao operar no modo motor será com um rotor estacionário ( E 2n), à medida que a velocidade aumenta (diminui o escorregamento) EMF E2 diminuirá:
Da mesma forma, a frequência do EMF e da corrente do rotor /2 com um rotor estacionário será igual à frequência da corrente do estator /, e à medida que a velocidade aumenta, diminuirá proporcionalmente ao escorregamento:
No modo nominal, a velocidade do rotor difere ligeiramente da velocidade de campo, e o escorregamento nominal é de apenas 2...3% para motores de uso geral com potência de 1,5...200,0 kW, e cerca de 1% para motores de maior potência. poder. Assim, no modo nominal, o EMF do rotor é 1...3% do valor nominal deste EMF em 5 = 1. A frequência da corrente do rotor no modo nominal será de apenas 0,5...1,5 Hz. Em 5 = 0, quando a velocidade do rotor é igual à velocidade do campo, a fem do rotor E2 e a corrente do rotor /2 for igual a zero, o torque do motor também será igual a zero. Este modo é modo inativo ideal.
A dependência da frequência EMF e da corrente do rotor no escorregamento determina as características mecânicas únicas de um motor assíncrono.
Funcionamento de motor assíncrono com rotor enrolado, cujos enrolamentos estão em curto-circuito. Conforme mostrado em (6.16), o torque do motor é proporcional ao fluxo Ф e à componente ativa da corrente do rotor / 2 "a, reduzida ao estator. O fluxo criado pelos enrolamentos depende do valor e da frequência da tensão de alimentação
A corrente do rotor é
onde Z 2 é a impedância da fase do enrolamento do rotor.
Deve-se levar em consideração que a reatância indutiva do enrolamento do rotor x 2 é um valor variável que depende da frequência da corrente do rotor e, conseqüentemente, do escorregamento: x 2 = 2p 2 2 = 2k t 2.
Com um rotor estacionário em s = 1 reatância indutiva do enrolamento do rotor é máxima. À medida que a velocidade aumenta (o escorregamento diminui), a reatância indutiva do rotor x 2 diminui e ao atingir a velocidade nominal é de apenas 1...3% da resistência em 5 = 1. Designando x 2s=eu = x 2n, Nós temos
Vamos reduzir os parâmetros do circuito do rotor ao enrolamento do estator, levando em consideração a relação de transformação e com base na conservação
igualdade de poder:
E o componente ativo da corrente do rotor tem a forma:
Dividindo o numerador e denominador da fórmula (6.26) por é, Nós temos
A operação matemática realizada é dividir o numerador e o denominador por é, claro, não altera a validade da igualdade (6.29), mas é de natureza formal, que deve ser levada em consideração ao considerar esta relação. Na verdade, como segue da fórmula original (6.26), a reatância indutiva do rotor depende do escorregamento x2, e resistência ativa g 2 permanece constante. Utilizando a expressão (6.29), por analogia com um transformador, podemos criar um circuito equivalente para um motor assíncrono, que é mostrado na Fig. 6.4 ,A.
Arroz. 6.4.Circuitos equivalentes de motor assíncrono: a - circuito completo; b- diagrama com circuito de magnetização remota
Para analisar um acionamento elétrico não regulado, este circuito pode ser simplificado transferindo o circuito de magnetização para os terminais do motor. Um circuito equivalente simplificado em forma de U é mostrado na Fig. 6.4D com base nisso, a corrente do rotor será igual a:
Onde x k =x + x" 2i- resistência indutiva a curto-circuito. A componente ativa da corrente do rotor levando em consideração (6.28) será:
Substituindo (6.22) e (6.31) em (6.16), obtemos uma expressão para o torque de um motor assíncrono
Característica mecânica natural de um motor assíncrono oz = f(M) com um rotor enrolado, cujos enrolamentos estão em curto-circuito, é mostrado na Fig. 6.5. A característica eletromecânica do motor ω = /(/j) também é mostrada aqui, determinada a partir do diagrama vetorial do motor assíncrono na Fig. 6.6, eu x = eu + / 2 ".
Arroz. ÀS 5. Características mecânicas e eletromecânicas naturais de um motor assíncrono
Arroz. V.V. Diagrama vetorial simplificado de um motor de indução
Supondo que a corrente de magnetização seja reativa, obtemos onde 
Igualando a derivada dM/ds= , vamos encontrar o valor máximo do torque de um motor assíncrono M k = M n e o valor crítico de escorregamento correspondente é K:
Onde é K- deslizamento crítico; o sinal “+” significa que este valor se refere ao modo motor, o sinal “-” - ao modo gerador de frenagem regenerativa.
Levando em consideração (6.34) e (6.35), a fórmula da característica mecânica (6.32) pode ser transformada em uma expressão mais conveniente - Fórmula de Kloss:
Para motores com potência superior a 15 kW, a resistência do enrolamento do estator é pequena e a uma frequência de 50 Hz é significativamente menor xk. Portanto, nas expressões dadas anteriormente, o valor de r pode ser desprezado:
Utilizando as fórmulas obtidas, é possível calcular as características mecânicas de um motor assíncrono, utilizando seus dados de passaporte, conhecendo o torque nominal Mn, escorregamento nominal s h e capacidade de sobrecarga do motor X.
Observe que ao analisar os processos eletromagnéticos em um motor assíncrono para regime permanente, chegamos às mesmas relações (6.9) e (6.10) que foram obtidas no § 6.1 com base nas equações diferenciais de uma máquina bifásica generalizada.
Análise das características das características mecânicas de um motor assíncrono (ver Fig. 6.5). É não linear e consiste em duas partes. A primeira - parte de trabalho - dentro da faixa deslizante de 0 a é K. Esta parte da característica é quase linear e possui rigidez negativa. Aqui o torque desenvolvido pelo motor é aproximadamente proporcional à corrente do estator 1 X e rotor / 2. Como nesta parte as características s então o segundo termo do denominador na fórmula (6.39) é significativamente menor que o primeiro e pode ser desprezado. Então a parte funcional da característica mecânica pode ser representada aproximadamente de forma linear, onde o momento é proporcional ao deslizamento:
A segunda parte das características mecânicas de um motor assíncrono com escorregamentos de grande s K (s> s K) curvilíneo, com valor de rigidez positivo (3. Apesar de a corrente do motor aumentar à medida que o escorregamento aumenta, o torque, ao contrário, diminui. Se os enrolamentos do rotor de um motor assíncrono com rotor enrolado estiverem em curto-circuito no circuito externo, então a corrente de partida de tal motor (com = 0 e 5 =1) será muito grande e excederá a nominal em 10-12 vezes. Ao mesmo tempo, o torque de partida será de cerca de 0,4. 0,0,5 do valor nominal Como será mostrado abaixo, para motores de gaiola de esquilo a corrente de partida será (5...6)/n, e o torque de partida será (1,1...1,3)A/n.
Para explicar essa discrepância entre a corrente de partida e o torque, considere os diagramas vetoriais do circuito do rotor (Fig. 6.7) para dois casos: quando o escorregamento é grande (parte inicial da característica); quando o escorregamento é pequeno (a parte funcional da característica). Na partida, quando 5 = 1, a frequência da corrente do rotor é igual à frequência da rede (f 2 = 50Hz). Reatância indutiva do enrolamento do rotor [ver (6.24)] é grande e excede significativamente a resistência ativa do rotor /* 2, a corrente está atrasada em relação ao EMF do rotor em um grande ângulo φ, ou seja, A corrente do rotor é principalmente reativa. Como o EMF do rotor neste caso será grande 2 = 2n, então a corrente de partida será muito grande, porém, devido ao pequeno valor de cp 2, o componente ativo da corrente do rotor 1 2a será pequeno, portanto, o torque desenvolvido pelo motor também será pequeno.
Quando o motor acelera, o escorregamento diminui, a EMF do rotor, a frequência da corrente do rotor e a reatância indutiva do rotor diminuem proporcionalmente. Assim, o valor da corrente total do rotor e do estator diminui, porém, devido ao aumento de f 2, a componente ativa da corrente do rotor aumenta e o torque do motor aumenta.
Quando o deslizamento do motor diminui SK, a frequência da corrente do rotor diminuirá tanto que a reatância indutiva se tornará menos ativa e a corrente do rotor ficará praticamente ativa (Fig. 6.7,6), O torque do motor será proporcional à corrente do rotor. Portanto, se o escorregamento nominal do motor for 5 n = 2%, então, em comparação com os parâmetros de partida, a frequência da corrente do rotor diminuirá 50 vezes e a reatância indutiva do rotor diminuirá correspondentemente. Portanto, apesar de a EMF do rotor também diminuir em 50 vezes, será suficiente para criar a corrente nominal do rotor, fornecendo o torque nominal do motor. Assim, a originalidade das características mecânicas de um motor assíncrono é determinada pela dependência da reatância indutiva do rotor com o escorregamento.
Arroz. ÀS 7. Diagrama vetorial do circuito do rotor de um motor assíncrono: a - com grande escorregamento: b - com pequeno escorregamento
Com base no exposto, para dar partida em um motor assíncrono com rotor bobinado, devem ser tomadas medidas para aumentar o torque de partida e reduzir as correntes de partida. Para este propósito, uma resistência ativa adicional é incluída no circuito do rotor. Conforme segue das fórmulas (6.34), (6.35), a introdução de resistência ativa adicional não altera o torque máximo do motor, mas apenas altera o valor
deslizamento crítico: 
, onde /?" ext - reduzido para
o estator é uma resistência adicional no circuito do rotor.
A introdução de resistência ativa adicional aumenta a resistência total do circuito do rotor, como resultado a corrente de partida diminui e o cf do circuito do rotor aumenta, o que leva a um aumento na componente ativa da corrente do rotor e, consequentemente, na partida torque do motor.
Normalmente, uma resistência seccionada é introduzida no circuito do rotor de um motor de rotor enrolado, cujos estágios são interligados por contatores de partida. As características iniciais reostáticas podem ser calculadas usando a fórmula (6.39), usando o valor SK, apropriado R2 b para cada estágio de resistência inicial. O circuito para conexão de resistências adicionais e as correspondentes características mecânicas reostáticas do motor são mostrados na Fig. 6.8. As características mecânicas têm um ponto comum de marcha lenta ideal igual à velocidade de rotação do campo eletromagnético do estator co, e a rigidez da parte funcional das características diminui à medida que a resistência ativa total do circuito do rotor aumenta (2 + /? ext ).
Ao ligar o motor, a resistência adicional total /? 1 ramal. Ao atingir a velocidade na qual o torque do motor L/ se aproxima do momento de resistência EM, parte da resistência de partida é desviada pelo contator K1, e o motor passa para uma característica correspondente ao valor da resistência adicional /? 2 ramal. Neste caso, o torque do motor aumenta para o valor M2.À medida que o motor acelera ainda mais, o contator K2 provoca um curto-circuito no segundo estágio da resistência de partida. Após fechar os contatos do contator de curto-circuito, o motor passa para uma característica natural e operará na velocidade correspondente ao ponto 1.
Para calcular as características iniciais, você precisa definir o valor do torque M ( em que os estágios dos resistores de partida são comutados M x = 1,2EM. Valores de torque inicial M2(Fig. 6.8) são encontrados usando a fórmula = A/, onde 
T - número de etapas.
Para calcular os estágios de resistência inicial, encontramos a resistência nominal do rotor R 2h = 2n.lin/>/3 2n
Resistências de palco:
Com motores assíncronos de gaiola de esquilo, é impossível introduzir resistência adicional no circuito do rotor. Entretanto, o mesmo resultado pode ser obtido se usarmos o efeito do deslocamento da corrente na superfície do condutor. A essência deste fenômeno é a seguinte. De acordo com a lei da indução eletromagnética, quando uma corrente alternada flui através de um condutor, uma fem de autoindução é induzida nele, direcionada contra a corrente:
O valor deste EMF depende da corrente EU, sua frequência e indutância, determinadas pelas características do ambiente que circunda o condutor. Se o condutor estiver no ar, então a permeabilidade magnética do meio é muito pequena, portanto, a indutância é pequena EU. Neste caso, a uma frequência de 50 Hz co=/s, a influência do EMF de autoindução é insignificante. Outra questão é quando o condutor é colocado no corpo do circuito magnético. Então a indutância aumenta muitas vezes e a fem autoindutiva, direcionada contra a corrente, desempenha o papel de resistência indutiva, impedindo o fluxo de corrente.
Arroz. ÀS 9. Projeto do rotor de um motor assíncrono de gaiola de esquilo: A- com sulco profundo; b - com gaiola dupla; V- diagrama explicando o efeito do deslocamento atual
Consideremos a manifestação da ação do EMF de autoindução para o caso de um condutor (haste do enrolamento do rotor) colocado em uma ranhura profunda no circuito magnético do rotor do motor (Fig. 6.9 ,A). Vamos dividir condicionalmente a seção transversal da haste em três partes, que são conectadas em paralelo. A corrente que flui pela parte inferior da haste forma um fluxo Ф, cujas linhas de campo magnético são fechadas ao longo do circuito magnético. Nesta parte do condutor ocorre uma grande fem autoindutiva e LV anti-corrente 1 2você
Corrente / 23 (Fig. 6.9, V), fluindo ao longo da parte superior da haste do enrolamento do rotor forma um fluxo F 3, mas como as linhas de energia desse fluxo são fechadas pelo ar em uma parte significativa de seu comprimento, o fluxo F 3 será muito menor que o fluxo F, . Daí o EMF e 1b será muitas vezes menor do que e LV
A distribuição indicada de fem de autoindução ao longo da altura da haste é típica para o modo quando a frequência da corrente do rotor é alta - próxima de 50 Hz. Neste caso, como todas as três partes da barra do rotor estão conectadas em paralelo (ver Fig. 6.9, V), então a corrente do rotor / 2 irá ao longo do topo da haste, onde há menos EMF traseiro e eu. Este fenômeno é chamado deslocamento da corrente na superfície da ranhura. Neste caso, a seção transversal efetiva da haste através da qual a corrente flui será várias vezes menor que a seção transversal total da haste do enrolamento do rotor. Assim, a resistência ativa do rotor aumenta g 2. Observe que, como a fem de autoindução depende da frequência da corrente (ou seja, do escorregamento), o mesmo acontece com a resistência g 2 E x 2 são funções deslizantes.
Na partida, quando o escorregamento é grande, a resistência r 2 aumenta (resistência adicional é introduzida no circuito do rotor, por assim dizer). À medida que o motor acelera, o escorregamento do motor diminui, o efeito do deslocamento da corrente enfraquece, a corrente começa a se espalhar pela seção transversal do condutor, a resistência g 2 diminui. Quando a velocidade de operação é atingida, a frequência da corrente do rotor é tão baixa que o fenômeno do deslocamento da corrente não afeta mais, a corrente flui através de toda a seção transversal do condutor e a resistência g 2 mínimo. Graças a esta mudança automática de resistência g 2, A partida dos motores assíncronos de gaiola de esquilo ocorre favoravelmente: a corrente de partida é
5,0...6,0 nominal e o torque de partida é 1,1...1,3 nominal.
Durante o projeto, é possível variar os parâmetros das características de partida de um motor assíncrono alterando o formato da ranhura, bem como a resistência do material das hastes (composição da liga). Juntamente com os sulcos profundos, são utilizados sulcos duplos, formando uma gaiola dupla de esquilo (Fig. 6.9,6), e também use ranhuras em forma de pêra, etc.
Na Fig. 6.10 apresenta características mecânicas típicas de várias modificações de motores assíncronos de gaiola de esquilo.
Arroz. ÀS 10 HORAS. Características mecânicas aproximadas de motores assíncronos de gaiola de esquilo: a - projeto normal; 6 - com maior deslizamento; V- com torque de partida aumentado; g- série guindaste-metalúrgica
Motores normais de gaiola de esquilo usado para acionar uma ampla classe de máquinas e mecanismos de trabalho, principalmente para acionamentos que operam em operação de longo prazo. Este projeto é caracterizado por alta eficiência e deslizamento nominal mínimo. A característica mecânica na área de grandes deslizamentos costuma apresentar um pequeno mergulho, caracterizado por um momento mínimo Mt(pág.
Motores de alto deslizamento possuem característica mecânica mais suave e são utilizados nos seguintes casos: quando dois ou mais motores operam em um eixo comum, para mecanismos (por exemplo, manivelas) com carga que muda ciclicamente, quando é aconselhável utilizar a energia cinética armazenada no partes móveis do acionamento elétrico para superar a resistência ao movimento e para mecanismos que operam em modo intermitente.
Motores com torque de partida aumentado projetado para mecanismos com condições de partida difíceis, por exemplo, para transportadores raspadores.
Motores da série guindaste-metalúrgica Projetado para mecanismos que operam em modo intermitente com partidas frequentes. Esses motores possuem alta capacidade de sobrecarga, alto torque de partida, maior resistência mecânica, porém pior desempenho energético.
O cálculo analítico das características mecânicas dos motores assíncronos de gaiola de esquilo é bastante complexo, portanto a característica pode ser construída aproximadamente usando quatro pontos: em marcha lenta (5 = 0), em máximo Mc, lançador M p e mínimo M t[p momento no início do lançamento. Os dados para estes pontos característicos são fornecidos em catálogos e livros de referência para motores assíncronos. O cálculo da parte funcional das características mecânicas de um motor assíncrono em curto-circuito (com escorregamentos de 0 a 5 k) pode ser feito utilizando a fórmula de Kloss (6.36), (6.39), uma vez que o efeito do deslocamento de corrente no modo de operação quase não se manifesta.
Caracterização mecânica completa de um motor assíncrono em todos os quadrantes do campo EM, mostrado na Fig. 6.11.
Um motor assíncrono pode operar em três modos de frenagem: frenagem regenerativa e dinâmica e frenagem reversa. A frenagem por capacitor também é um modo de frenagem específico.
Frenagem regenerativa regenerativa possível quando a velocidade do rotor é superior à velocidade de rotação do campo eletromagnético do estator, o que corresponde a um valor de escorregamento negativo: oo>co 0 5 
O valor um pouco maior do torque máximo no modo gerador é explicado pelo fato das perdas no estator (na resistência G() no modo motor o torque no eixo é reduzido e no modo gerador o torque no eixo deve ser maior para cobrir as perdas no estator.
Observe que no modo de frenagem regenerativa o motor assíncrono gera e fornece potência ativa para a rede, e para criar um campo eletromagnético o motor assíncrono, mesmo em modo gerador, deve trocar potência reativa com a rede. Portanto, uma máquina assíncrona não pode operar como gerador autônomo quando desconectada da rede. É possível, entretanto, conectar uma máquina assíncrona a bancos de capacitores como fonte de potência reativa.
Método de frenagem dinâmica: os enrolamentos do estator são desconectados da rede elétrica CA e conectados a uma fonte de tensão CC (Fig. 6.12). Quando os enrolamentos do estator são alimentados com corrente contínua, é criado um campo eletromagnético imóvel no espaço, ou seja, velocidade de rotação do campo do estator com dt = . O escorregamento será igual a 5 DT = -co/co n, onde co n é a velocidade angular nominal de rotação do campo do estator.
Arroz. 6 .12 A- ativar a frenagem dinâmica; b - ao conectar os enrolamentos em estrela; V- ao conectar os enrolamentos em um triângulo
O tipo de características mecânicas (Fig. 6.13) é semelhante às características do modo de frenagem regenerativa. O ponto de partida das características é a origem das coordenadas. A intensidade da frenagem dinâmica pode ser ajustada alterando a corrente de excitação/dt nos enrolamentos do estator. Quanto maior a corrente, maior será o torque de frenagem que o motor desenvolve. Neste caso, porém, deve-se levar em consideração que nas correntes /dt > /1n a saturação do circuito magnético do motor começa a afetar.
Para motores assíncronos com rotor enrolado, o torque de frenagem também pode ser controlado pela introdução de resistência adicional no circuito do rotor. O efeito da introdução de resistência adicional é semelhante ao que ocorre na partida de um motor assíncrono: graças à melhoria de φ, o escorregamento crítico do motor aumenta e o torque de frenagem aumenta em altas velocidades de rotação.
No modo de frenagem dinâmica, os enrolamentos do estator são alimentados por uma fonte CC. Também deve-se ter em mente que em um circuito de frenagem dinâmica, a corrente / dt flui (quando os enrolamentos estão conectados em estrela) não através de três, mas através de enrolamentos bifásicos.
Para calcular as características, é necessário substituir a corrente real/equivalente/, que, fluindo pelos enrolamentos trifásicos,
cria a mesma força magnetizante que a corrente EU. Para o circuito da Fig. 6.12 ,6 1 =0,816/ , e para o circuito da Fig. 6.12 ,em eu =0,472/ .
Uma fórmula simplificada para cálculo aproximado das características mecânicas (sem levar em conta a saturação do motor) é semelhante à fórmula de Kloss para o modo motor:
Onde 
- momento crítico no modo de frenagem dinâmica; 
Ressalta-se que o escorregamento crítico no modo de frenagem dinâmica é significativamente menor que o escorregamento crítico no modo motor, pois » k Para obter um torque máximo de frenagem igual ao torque máximo no modo motor, a corrente / eq deve. ser 2 a 4 vezes maior que a corrente de magnetização nominal / 0 . A tensão da fonte de alimentação DC será significativamente menor que a tensão nominal e aproximadamente igual a dt = (2, ... 4) / eq.
Energeticamente, no modo de frenagem dinâmica, um motor assíncrono opera como um gerador síncrono carregado na resistência do circuito do rotor do motor. Toda a energia mecânica fornecida ao eixo do motor durante a frenagem é convertida em energia elétrica e usada para aquecer as resistências do circuito do rotor. Travagem traseira pode ser em dois casos:
- quando, com o motor em funcionamento, for necessário pará-lo com urgência, e para isso for alterada a ordem das fases alternadas da alimentação dos enrolamentos do estator do motor;
- quando o sistema eletromecânico se move na direção negativa sob a influência de uma carga descendente, e o motor é ligado na direção ascendente para limitar a velocidade de descida (modo de carga puxada).
Em ambos os casos, o campo eletromagnético do estator e do rotor do motor gira em direções diferentes. Deslizamento do motor no modo profissional
as inclusões são sempre maiores que um: 
No primeiro caso (Fig. 6.14), o motor operando no ponto 1, após alterar a ordem das fases do motor, entra em modo de frenagem no ponto G, e a velocidade do acionamento diminui rapidamente sob a influência do torque de frenagem MT e estático EM. Ao desacelerar para velocidade próxima de zero, o motor deve ser desligado, caso contrário acelerará no sentido de rotação oposto.
Arroz. 6.14.
No segundo caso, após a retirada do freio mecânico, o motor, ligado no sentido ascendente, sob a influência da gravidade da carga abaixada, girará no sentido oposto a uma velocidade correspondente ao ponto 2. Operação no contador -o modo de comutação sob a ação de uma carga de tração é possível ao usar motores com rotor enrolado. Neste caso, uma resistência adicional significativa é introduzida no circuito do rotor, que corresponde à característica 2 da Fig. 6.14.
Energeticamente, o regime de contra-comutação é extremamente desfavorável. A corrente neste modo para motores assíncronos de gaiola de esquilo excede a corrente de partida, atingindo 10 vezes o valor. As perdas no circuito do rotor do motor consistem nas perdas do curto-circuito do motor e na potência que é transmitida ao eixo do motor durante a frenagem: A R p = L/T co 0 + M t (o.
Para motores de gaiola de esquilo, o modo back-to-back só é possível por alguns segundos. Ao utilizar motores com rotor enrolado no modo de contra-conexão, é necessário incluir resistência adicional no circuito do rotor. Neste caso, as perdas de energia permanecem igualmente significativas, mas são transferidas do volume do motor para as resistências do rotor.
Projeto e aplicação de IM com curto-circuito. rotor.
1) Estator fixo: um núcleo feito de aço elétrico laminado com (geralmente) enrolamentos trifásicos formando pólos e deslocados no espaço em 120 graus.
O enrolamento do estator geralmente é isolado com verniz.
2) Rotor móvel em gaiola de esquilo: núcleo tipo estator. Enrolamento em ranhuras - hastes de cobre ou alumínio em curto-circuito com anéis nas extremidades do núcleo.
O enrolamento do rotor em alguns motores de baixa potência é feito de alumínio fundido.
Em motores de baixa potência, o entreferro entre o estator e o rotor é de 0,2 - 0,3 mm, em motores de alta potência é de vários milímetros.
13. Operação IM no modo de frenagem de contra-comutação.
É necessário inverter o circuito e desligá-lo na velocidade zero. O controle de velocidade é realizado por um relé de velocidade.
Métodos para regular a velocidade de rotação de um motor assíncrono.
Para motores assíncronos com curto-circuito. rotor
Para um motor de rotor enrolado: alternando o número de estágios do reostato no circuito do rotor.
Partida de um motor de indução com rotor enrolado.
A inclusão de reostatos reguladores de partida no rotor permite acelerar o motor passo a passo sem exceder a corrente de partida em mais de 2-3 valores nominais.
Cronograma – três etapas
Características mecânicas de um motor assíncrono, sua análise.
1x.x 2 - modo nominal 3 - capacidade de sobrecarga 4 - partida
1. As características mecânicas são baseadas em 4 pontos:
onde: – velocidade síncrona;
– velocidade nominal;
– escorregar é crítico
ƛ - capacidade de sobrecarga do motor;
O torque é nominal;
Velocidade nominal de rotação;
17. Princípio de funcionamento de um motor assíncrono.
As três fases do enrolamento do estator (primário) do IM são alimentadas com tensão alternada você uma = Hum pecado (w t), você b = Hum pecado (w t-p/3); você c = Hum pecado (w t-2p/3), onde w=2π f 1 .
As correntes de fase começam a fluir nos enrolamentos, também deslocadas entre si em 120 graus elétricos.
Um campo magnético do estator aparece, girando a uma velocidade angular Ω 0 =2π f 1 /p.
O campo magnético do estator atravessa os condutores do enrolamento do rotor (enrolamento secundário) e induz nele um EMF:
Direção E 2 é determinado pela regra da mão direita. O EMF induzido cria correntes em um enrolamento fechado.
A resistência indutiva (indutância) das hastes do rotor é pequena, a corrente está praticamente em fase com o EMF.
Como resultado da interação das correntes do rotor com o fluxo magnético, surgem forças mecânicas que atuam sobre os condutores do rotor, cuja direção é determinada pela regra da mão esquerda, e um momento eletromagnético rotativo.
Neste caso, para criar torque, é necessário que o fluxo do estator atravesse os condutores do rotor, ou seja, que o campo do estator gire a uma velocidade superior à velocidade de rotação do rotor. Essa diferença na velocidade de rotação é chamada de escorregamento.
Assim, a característica distintiva do IM, que lhe deu o nome, é que o campo do estator e o rotor giram em velocidades diferentes, ou seja, fora de sincronia ou de forma assíncrona.
Se você mudar a direção de rotação do campo do estator, o rotor também começará a girar na outra direção - isso é uma reversão. Para fazer isso, basta trocar quaisquer duas fases.
18.Métodos de partida de motores assíncronos com curto-circuito. rotor e suas características
Todos os métodos conseguem uma redução na corrente de partida. A partida direta é permitida se a potência do motor for baixa ou se o motor der partida sem carga.
1. Ao alterar a resistência no circuito do estator, utilizado em elevadores, desvantagens: capacidade de sobrecarga e diminuição do torque de partida
2. Alterar tensão e frequência simultaneamente: usar um conversor de tensão de frequência, o melhor método em termos de ajuste, requer equipamentos caros
3 Alterando apenas o valor da tensão: o resultado é o mesmo do primeiro caso.
4. Mudando de triângulo para estrela (alterando o número de pares de pólos)
Característica mecânica dinâmica de um motor assíncrono é a relação entre os valores instantâneos de velocidade (escorregamento) e torque de uma máquina elétrica para o mesmo momento do modo de operação transitório.
Um gráfico das características mecânicas dinâmicas de um motor assíncrono pode ser obtido a partir de uma solução conjunta do sistema de equações diferenciais de equilíbrio elétrico nos circuitos do estator e rotor do motor e uma das equações de seu torque eletromagnético, que são dadas sem sua derivação:
O sistema de equações (5.35) utiliza a seguinte notação:
A
– componente do vetor de tensão do enrolamento do estator, orientado ao longo do eixo b sistema de coordenadas fixas;
– reatância indutiva equivalente do enrolamento do estator, igual à resistência de fuga indutiva do enrolamento do estator e à reatância indutiva do campo principal;
– reatância indutiva equivalente do enrolamento do rotor, reduzida ao enrolamento do estator, igual à resistência de fuga indutiva do enrolamento do rotor e à reatância indutiva do campo principal;
– reatância indutiva do campo principal (circuito de magnetização), criada pela ação total das correntes do estator;
A sistema de coordenadas fixas;
– componente do vetor de ligação de fluxo do enrolamento do estator, orientado ao longo do eixo b sistema de coordenadas fixas;
A sistema de coordenadas fixas;
– componente do vetor de ligação de fluxo do enrolamento do rotor, orientado ao longo do eixo b sistema de coordenadas fixas;
A sistema de coordenadas fixas;
– componente do vetor de corrente do enrolamento do rotor, orientado ao longo do eixo b sistema de coordenadas fixo.
Os processos eletromecânicos em um acionamento elétrico assíncrono são descritos pela equação de movimento. Para a ocasião
onde é o momento resistente da carga reduzido ao eixo do motor; – momento de inércia total do acionamento elétrico reduzido ao eixo do motor.
A análise dos processos dinâmicos de conversão de energia em um motor assíncrono é uma tarefa complexa devido à significativa não linearidade das equações que descrevem o motor assíncrono, causada pelo produto de variáveis. Portanto, é aconselhável estudar as características dinâmicas de um motor assíncrono por meio de tecnologia computacional.
A solução conjunta do sistema de equações (5.62) e (5.63) no ambiente do software MathCAD permite calcular gráficos de processos transitórios de velocidade ω e torque M com valores numéricos dos parâmetros do circuito equivalente de um motor assíncrono, definidos no exemplo 5.3.
Como as características mecânicas dinâmicas de um motor assíncrono podem ser obtidas apenas a partir dos resultados de cálculos de processos transitórios, apresentamos primeiro gráficos dos processos transitórios de velocidade (Fig. 5.9) e torque (Fig. 5.10) na partida de um motor assíncrono por conexão direta com a rede.
Arroz. 5.9.
Arroz. 5.10.
Arroz. 5.11.
Gráficos e processos transitórios permitem construir uma característica mecânica dinâmica de um motor assíncrono (Fig. 5.1 I, curva I) quando acionado por conexão direta à rede. Para efeito de comparação, a mesma figura mostra a característica mecânica estática - 2, calculada pela expressão (5.7) para os mesmos parâmetros do circuito equivalente de um motor assíncrono.
A análise das características mecânicas dinâmicas de um motor assíncrono mostra que os torques máximos de impacto durante a partida excedem o torque nominal L/n das características mecânicas estáticas em mais de 4,5 vezes e podem atingir valores inaceitavelmente altos em termos de força mecânica. Torques de choque durante a partida, e especialmente durante a reversão de um motor assíncrono, levam à falha da cinemática dos mecanismos de produção e do próprio motor assíncrono.
A modelagem no ambiente do software MathCAD facilita bastante o estudo das características mecânicas dinâmicas de um motor assíncrono. Foi estabelecido que a característica dinâmica é determinada não apenas pelos parâmetros do circuito equivalente de um motor assíncrono, mas também pelos parâmetros do acionamento elétrico, como o momento de inércia equivalente e o momento de resistência no eixo do motor . Consequentemente, um motor assíncrono, com determinados parâmetros da rede de alimentação e circuito equivalente, possui uma característica mecânica estática e muitas características mecânicas dinâmicas.
Como segue da análise das características dinâmicas da Fig. 5.9-5.10, o processo transitório de partida de um motor assíncrono de gaiola de esquilo pode ter natureza oscilatória não apenas na seção inicial, mas também na seção final, e a velocidade do motor excede a velocidade síncrona ω0. Na prática, nem sempre são observadas flutuações na velocidade angular e no torque do motor na seção final do processo transitório. Além disso, existe um grande número de mecanismos de produção para os quais tais flutuações devem ser eliminadas. Um exemplo típico são os mecanismos de guinchos e movimentação de guindastes. Para tais mecanismos, são produzidos motores assíncronos com características mecânicas suaves ou com maior escorregamento. Foi estabelecido que quanto mais suave for a seção de trabalho das características mecânicas de um motor assíncrono e quanto maior for o momento de inércia equivalente do acionamento elétrico, menor será a amplitude das oscilações ao atingir uma velocidade constante e mais rapidamente elas desaparecem.
Os estudos das características mecânicas dinâmicas são de importância teórica e prática, pois, como foi mostrado na Seção 5.1.1, levar em consideração apenas as características mecânicas estáticas pode levar a conclusões não totalmente corretas e a uma distorção da natureza das cargas dinâmicas na partida assíncrona motores. Pesquisas mostram que os valores máximos de torque dinâmico podem exceder o torque nominal do motor na partida com conexão direta à rede em 2 a 5 vezes e em 4 a 10 vezes na reversão do motor, o que deve ser levado em consideração quando desenvolvimento e fabricação de acionamentos elétricos.
É conveniente analisar o funcionamento de um motor elétrico assíncrono com base em suas características mecânicas, que são uma dependência expressa graficamente da forma P = f(M). As características de velocidade nestes casos são utilizadas muito raramente, pois para um motor elétrico assíncrono a característica de velocidade é a dependência do número de rotações da corrente do rotor, na determinação da qual são encontradas uma série de dificuldades, especialmente no caso de assíncrono motores elétricos com rotor em gaiola de esquilo.
Para motores elétricos assíncronos, bem como para motores elétricos CC, é feita uma distinção entre características mecânicas naturais e artificiais. Um motor elétrico assíncrono opera com uma característica mecânica natural se o enrolamento do estator estiver conectado a uma rede de corrente trifásica, cuja tensão e frequência correspondam aos valores nominais, e se nenhuma resistência adicional estiver incluída no circuito do rotor.
Na Fig. 42 a dependência foi dada M = f(é), o que permite passar facilmente para as características mecânicas n = f(M ), pois, conforme expressão (82), a velocidade de rotação do rotor depende da quantidade de escorregamento.
Substituindo a fórmula (81) na expressão (91) e resolvendo a equação resultante para P 2 obtemos a seguinte equação para as características mecânicas de um motor elétrico assíncrono
Membro R 1 é omitido devido ao seu pequeno tamanho. As características mecânicas correspondentes a esta equação são mostradas na Fig. 44.
Para construções práticas, a equação (95) é inconveniente, portanto, na prática, equações simplificadas são geralmente utilizadas. Assim, no caso de um motor elétrico operando em característica natural com torque não superior a 1,5 do seu valor nominal, o escorregamento normalmente não ultrapassa 0,1. Portanto, para o caso indicado na equação (95) podemos desprezar o termo x 2 é 2 /kr’ 2 · M , como resultado obtemos a seguinte equação simplificada de características naturais:
que é a equação de uma reta inclinada em relação ao eixo x.
Embora a equação (97) seja aproximada, a experiência mostra que com alterações de torque variando de M= 0 a M=1,5M n as características dos motores elétricos assíncronos são verdadeiramente diretas e a equação (97) fornece resultados que estão de acordo com os dados experimentais.
Ao introduzir resistências adicionais no circuito do rotor, a característica P = f(M) com precisão suficiente para fins práticos também pode ser considerado retilíneo dentro dos limites especificados para o torque e pode ser construído usando a equação (97).
Assim, as características mecânicas de um motor elétrico assíncrono variam de M= 0 a M = 1,5 M n em diferentes resistências do circuito do rotor representam uma família de linhas retas que se cruzam em um ponto correspondente à velocidade síncrona (Fig. 45). Como mostra a equação (97), a inclinação de cada característica em relação ao eixo de abcissas é determinada pelo valor da resistência ativa do circuito do rotor R’ 2 . Obviamente, quanto maior a resistência introduzida em cada fase do rotor, mais a característica se inclina em relação ao eixo de abcissas.
Conforme indicado, normalmente na prática as características de velocidade dos motores elétricos assíncronos não são utilizadas. As resistências de partida e controle são calculadas usando a equação (97). A construção de uma característica natural pode ser realizada em dois pontos - em velocidade síncrona n 1 = 60f /R em torque zero e em velocidade nominal com torque nominal.
Deve-se ter em mente que para motores elétricos assíncronos a dependência do torque na corrente do rotor EU 2 é mais complexo do que a dependência do torque na corrente da armadura para
Motores elétricos CC. Portanto, a característica de velocidade de um motor assíncrono não é idêntica à característica mecânica. Característica P = f(EU 2 ) tem a forma mostrada na Fig. 46. As características também são dadas ali n = f (EU 1 ).