В результате взаимодействия магнитного поля с токами в роторе
асинхронного двигателя создается вращающий электромагнитный момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля
статора и ротора.
Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора
асинхронного двигателя характеризуется величиной скольжения s = (n1–n2) / n2, где n1–синхронная скорость вращения поля, об/мин,
n2–скорость вращения ротора асинхронного двигателя, об/мин. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно мало, так для
электродвигателя, например, с n1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно:s = ((1500–1460) / 1500 ) х 100 = 2,7%.
Асинхронный двигатель не может достичь синхронной скорости
вращения даже три отсоединенном механизме, так как при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в них не
будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.
В начальный момент пуска в обмотках ротора протекает ток с
частотой сети. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного двигателя: f2 = s х f1, где f1–
частота тока, подводимого к статору. Сопротивление ротора зависит от частоты тока в нем, причем чем больше частота, тем больше его
индуктивное сопротивление. С увеличением индуктивного сопротивления ротора увеличивается сдвиг фаз между напряжением и током
в обмотках статора. При пуске асинхронных двигателей коэффициент мощности поэтому значительно ниже, чем при нормальной работе.
Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением. Величина
эквивалентного сопротивления асинхронного двигателя с изменением скольжения изменяется по сложному закону. При уменьшении
скольжения в пределах 1–0,15 сопротивление увеличивается, как правило, не более чем в 1,5 раза, в пределах от 0,15 до sном в 5-7 раз
по отношению к начальному значению при пуске.
Ток по величине изменяется обратно пропорционально
изменению эквивалентного сопротивления Таким образом, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает незначительно, а в
дальнейшем быстро уменьшается. Момент вращения электродвигателя определяется величиной магнитного потока, током и угловым
сдвигом между ЭДС и током в роторе. Каждая из этих величин в свою очередь зависит от скольжения, поэтому для исследования
рабочих характеристик асинхронных двигателей устанавливается зависимость момента от скольжения и влияния на него подводимого
напряжения и частоты. Момент вращения может быть также определен по электромагнитной мощности на валу как отношение этой
мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональная квадрату
частоты. Характерными значениями момента в зависимости от скольжения (или скорости) являются начальное значение момента (когда
электродвигатель еще неподвижен), максимальное значение момента (и соответствующее ему сколь жение, называемое критическим) и минимальное
значение момента в пределе скоростей от неподвижного состояния до номинальной.
Значения момента для номинального напряжения приводятся в
каталогах для электрических машин. Знание минимального момента необходимо при расчете допустимости пуска или самозапуска
механизма с полной нагрузкой механизма. Поэтому его значение для конкретных расчетов должно быть либо определено, либо получено
от завода-поставщика. Величина максимального значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и
ротора и не зависит от величины сопротивления ротора. Критическое скольжение определяется отношением сопротивления ротора к
эквивалентному сопротивлению (обусловлено активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и
ротора).
Увеличение только активного сопротивления ротора
сопровождается увеличением критического скольжения и перемещением максимума момента в область более высоких скольжений
(меньшей скорости вращения). Таким путем может быть достигнуто изменение характеристик моментов.
В асинхронных двигателях с фазным ротором изменение
момента при различных скольжениях осуществляется с помощью сопротивления, вводимого в цепь обмотки ротора. В асинхронных
двигателях с короткозамкнутым ротором изменение момента может быть достигнуто за счет применения двигателей с переменными
параметрами или с помощью частотных преобразователей.
Назад