Электрическая комплексная мощность трехфазного асинхронного двигателя, как приемника электрической энергии,
(4.5)
где PЭ – активная мощность, определяющая среднюю мощность необратимого преобразования электрической энергии в двигателе (в основном – в механическую и тепловую); QЭ – реактивная мощность или мощность обмена энергии между источником и магнитным полем двигателя; UЛ и IЛ – линейные напряжение, ток.
Активная электрическая мощность РЭ может быть представлена как
РЭ = РС + РПР.СТ + РЭМ, (4.6)
где РС – потери в магнитопроводах (вихревые токи, гистерезис); РПР.СТ – потери на нагрев проводов обмоток статора; РЭМ - э лектромагнитная мощность двигателя. В свою очередь
РЭМ = РВЫХ + РМП + РПР.Р , (4.7)
где РВЫХ – полезная выходная (механическая) мощность двигателя; РМП – мощность механических потерь (трение в подшипниках, воздушное трение); РПР.Р - потери на нагрев проводов обмоток ротора.
Коэффициентом полезного действия (КПД) асинхронного двигателя называют отношение полезной механической мощности на валу двигателя к активной мощности потребления электрической энергии из сети:
η = РВЫХ / РЭ. (4.8)
У современных асинхронных двигателей η = 0,8…0,95.
Коэффициент мощности
(4.9)
Значение соsφ асинхронного двигателя зависит от нагрузки. При отсутствии нагрузки соsφ = 0,1…0,15, при номинальной нагрузке соsφ = 0,8…0,95.
Вращающий момент асинхронного двигателя
МВР = КМ ФВ IРа,, (4.10)
где КМ – постоянный для данного двигателя коэффициент, учитывающий число пар полюсов магнитного поля статора р и скольжение S; ФВ – магнитный поток вращающегося поля статора; IРа, - активная составляющая тока ротора.
|
|
Механическая характеристика n = f(МВР) асинхронного двигателя приведена на рис.4.3. Если механическая характеристика построена для нормальных условий работы двигателя, то она называется естественной механической характеристикой. На самой характеристике можно выделить пять характерных точек.
Первая точка: ее координаты (0;п0) т. е. М = 0, п = п0 – берутся из технических данных двигателя.
Вторая точка: (МН; пН).
Номинальный вращающий момент определяется формулой:
; Н×м (4.11)
Значение номинальной частоты вращения пН берется из технических данных двигателя.
Третья точка: (МКР; пКР). Критический (максимальный) вращающий момент
МКР ≈ 2,2 МН, (4.12)
Максимальный момент определяет перегрузочную способность двигателя. При длительной перегрузке, когда тормозящий момент превышает МКР, двигатель останавливается.
Отношение МКР/МН называется перегрузочной способностью двигателя. Она зависит от квадрата напряжения сети (U 2). Так, при снижении напряжения на 10%, до 0,9 UНОМ, вращающий момент снизится до значения 0,81 МНОМ. Нагруженный двигатель может остановиться.
Моменту МКР соответствует критическая угловая скорость
,об/мин (4.13)
где SКР – критическое скольжение.
, (4.14)
где 
; 
.
|
| Рис.4.3 – Механическая характеристика асинхронного двигателя |
Четвертая точка: (ММИН; пМИН ). Для большинства двигателей пМИН ≈ 0,143 п0. Минимальный вращающий момент двигателя определяется скольжением:
(4.15)
где 
.
Пятая точка: (МПУСК; 0). 
. Коэффициент КПУСК приводится в технических данных двигателя.
|
|
Искусственную механическую характеристику получают в двигателях с фазным ротором, когда в цепь катушек ротора включены реостаты (Рис.4.4, зависимость 1). Это дает возможность улучшить условия пуска – снизить пусковой ток и увеличить начальный пусковой момент МПУСК 1.
Механическая характеристика наглядно отражает основные свойства асинхронного двигателя как части электропривода.
|
| Рис.4.4 – Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором |
Для более полного описания свойств двигателя используются рабочие характеристики - зависимости основных технических параметров двигателя от его механической мощности на валу:
n = f(РВЫХ);
МВР = f(РВЫХ);
IЛ = f(РВЫХ);
соsφ=f(РВЫХ);
η= f(РВЫХ).
Эти характеристики снимают при постоянном напряжении в сети и представляют графически в относительных единицах.
Важным параметром двигателя является также кратность пускового тока КП, под которым понимают отношение пускового тока двигателя IП к его номинальному току IH.
КП = IП / IH.
С учетом величины КП выбираются аппараты управления и защиты электродвигателей.
4.3 Пуск, торможение и регулирование скорости