Асинхронного двигателя. К фазе статора двигателя из сети подводится мощность:

К фазе статора двигателя из сети подводится мощность:

= . (5.18)

Часть этой мощности расходуется на нагрев обмоток статора и перемагничивание сердечника статора, а большая часть вращающимся полем передается в ротор, образуя электромагнитную мощность:

(5.19)

где -электромагнитная мощность;

- электрические потери на нагрев обмоток ротора;

- потери на перемагничивание сердечника статора.

Часть электромагнитной мощности тратится на нагрев обмоток ротора, а большая ее часть переходит в механическую мощность:

= (5.20)

где - механическая мощность;

- электрические потери на нагрев обмоток ротора.

Магнитные потери в роторе несущественны, т. к. они пропорциональны квадрату частоты тока, а она в роторе мала. Механическая мощность, за вычетом механических потерь в подшипниках и вентиляторе, смонтированном на валу ротора, отдается нагрузке:

(5.21)

где - мощность на валу двигателя;

- механические потери.

В паспорте двигателя в качестве номинальной мощности указывается мощность на валу , а не потребляемая мощность . Отношение мощности на валу к потребляемой мощности называется коэффициентом полезного действия двигателя:

η= . (5.22)

Из механики известно:

= , (5.23)

где - угловая частота вращения ротора.

Аналогичное уравнение можно записать для электромагнитной мощности:

_. (5.24)

Подставляя(5.23) и (5.24) в (5.20) получим:

. (5.25)

Решая (5.25) относительно получим:

М_вр. . (5.26)

Учитывая, что = > , а = > , и умножая и деля знаменатель (5.26) на получим зависимость вращающего момента от скольжения и электрических потерь в роторе.

М_вр.= . (5.27)

Уравнение механической характеристики, зависимость частоты вращения ротора от момента на валу, хотя и может быть получено из (5.27), ее практически всегда рассчитывают по каталожным данным.

Задаваясь величиной скольжения, вычисляют частоту вращения ротора:

= (1- s) . (5.28)

Вращающий момент вычисляется по формуле Клосса:

М= . (5.29)

Максимальный момент:

λ , (5.30)

где λ – перегрузочная способность двигателя, приводится в каталогах, ее величина лежит в пределах 1,8 - 2,8; номинальный момент рассчитывается по формуле известной из механики:

= 9550 . (5.31)

Скольжение, соответствующее максимальному моменту, называется критическим и вычисляется по следующему уравнению:

) , (5.32)

s_н = . (5.33)

По расчетным значениям вращающего момента и частоты вращения строится характеристика в координатах либо в координатах М=f(s).

Рис. 5.9. Механическая характеристика момент-скольжение	Рис. 5.10. Механическая характеристика момент-частота вращения ротора

Участок характеристики от М=0 до М_н (рис.5.10) называется рабочим, на этом участке характеристика жесткая и изменение частоты вращения при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной составляет не более 10%. На участке от М_н до М_max. происходит работа двигателя с перегрузкой, а на участке от М_пуск. до М_max. происходит разгон двигателя при пуске.

Эксплуатационные свой­ства асинхронного двигателя определяются его рабочими характеристиками. Рабочими характеристиками называют зависимости частоты вращения ротора , тока статора , момента М, потребляемой мощности , коэффициента полезного действия h, коэффициента мощности Cosφ и скольжения s от полезной мощности на валу двигателя. Они приведены на рис. 5.11.

Пуск двигателя. Наиболее простым и распространенным способом пуска асинхронных двигателей является прямое включение в сеть. Однако такое включение сопровождается значительным броском тока, превышающим в 4-7 раз номинальный ток двигателя. Толчок тока обусловлен тем, что при пуске неподвижные проводники роторной обмотки пересекаются вращающимся магнитным полем с максимальной скоростью и ЭДС ротора будет наибольшей.

Реверсирование двигателя. Изменение направления вращения ротора (реверс) асинхронного двигателя осуществляется сменой порядка следования фаз. Для этого необходимо поменять местами два любых провода на зажимах статорной обмотки.

Механическая характеристика, построенная в координатах М=f(s)

(рис .5.9) позволяет понять, почему двигатель не может работать при скольжении больше критического.

Любой двигатель работает устойчиво, с установившейся частотой вращения при условии равенства вращающего момента, создаваемого двигателем, и тормозящего момента, создаваемого нагрузочным механизмом.

При увеличении тормозящего момента происходит уменьшение частоты вращения и как следует из (5.17) увеличение скольжения. Если двигатель работает со скольжением меньше критического, как видно из рис.5.9, увеличение скольжения приведет к росту вращающего момента и равновесие тормозящего и вращающего моментов восстановиться. Если же двигатель будет работать при скольжении больше критического, то, как видно из рис. 5.9., возрастание тормозящего момента приведет к уменьшению вращающего момента и двигатель остановится. Следовательно, асинхронный двигатель будет работать устойчиво только при скольжении меньше критического.

Маркировка двигателя содержит 10 символов, значение которых представлено на схеме:

4АМА71А2УЗ

Достоинствами асинхронных короткозамкнутых двигателей являются:

● исключительная простота устройства и, как следствие этого, низкая стоимость;

● простота и удобство эксплуатации, обусловленные отсутствием трущихся токоведущих частей;

● жесткость рабочего участка механической характеристики;

● простота пуска двигателей небольшой мощности.

К недостаткам следует отнести:

● сложность и неэкономичность регулирования частоты вращения;

● малый пусковой момент;

● чувствительность к колебаниям напряжения в сети;

● низкий коэффициент мощности, особенно при малых нагрузках двигателя.

Рис. 5.11. Рабочие характеристики асинхронного двигателя