Mechanické vlastnosti indukčného motora pri rôznych režimoch, napätiach a frekvenciách

Mechanické charakteristiky indukčných motorov možno vyjadriť ako n = f (M) alebo n = e (I). Mechanické charakteristiky asynchrónnych motorov sú však často vyjadrené vo forme závislosti M = f(S), kde C - posuvné, S = (nc-n) / nc, kde ns - synchrónna rýchlosť.

V praxi sa na grafickú konštrukciu mechanických charakteristík používa zjednodušený vzorec nazývaný Klossov vzorec:

tu: Mk — kritická (maximálna) hodnota krútiaceho momentu. Táto hodnota momentu zodpovedá kritickému sklzu

kde λm = Mk / Mn

Klossov vzorec sa používa na riešenie problémov súvisiacich s elektrickým pohonom vykonávaným pomocou indukčného motora. Pomocou Klossovho vzorca môžete zostaviť graf mechanických charakteristík podľa pasových údajov indukčného motora. Pre praktické výpočty by sa pri určovaní kritického momentu pred koreňom malo vo vzorci brať do úvahy iba znamienko plus.

Ryža. 1.Asynchrónny motor: a — schematický diagram, b — mechanická charakteristika M = f (S) — prirodzená v režime motora a generátora, c — prirodzená mechanická charakteristika n = f (M) v režime motora, d — mechanické vlastnosti umelého reostatu, e — mechanické charakteristiky pre rôzne napätia a frekvencie.

Indukčný motor vo veveričke

Ako je možné vidieť na obr. 1, mechanické charakteristiky indukčného motora umiestneného v I a III kvadrantoch. Časť krivky v kvadrante I zodpovedá kladnej hodnote sklzu a charakterizuje prevádzkový režim asynchrónneho motora a v kvadrante III režim generátora. Najväčší praktický záujem má režim motora.

Graf mechanických charakteristík režimu motora obsahuje tri charakteristické body: A, B, C a môže byť podmienene rozdelený na dve časti: OB a BC (obr. 1, c).

Bod A zodpovedá menovitému krútiacemu momentu motora a je určený vzorcom Mn = 9,55•103•(Strn /nn)

Tento moment tomu zodpovedá nominálny sklz, ktorá má pre motory so všeobecným priemyselným využitím hodnotu v rozmedzí od 1 do 7 %, t.j. Sn = 1 — 7 %. Zároveň majú malé motory väčší sklz a veľké menej.

Motory s vysokým sklzom určené na rázové zaťaženie majú Сn~15%. Patria sem napríklad jednosériové striedavé motory.

Bod C charakteristiky zodpovedá počiatočnej hodnote krútiaceho momentu na hriadeli motora pri štarte. Tento moment Mp sa nazýva počiatočný alebo počiatočný. V tomto prípade sa sklz rovná jednotke a rýchlosť je nulová. Štartovací moment je ľahké určiť z údajov referenčnej tabuľky, ktorá ukazuje pomer rozbehového krútiaceho momentu k menovitému Mp / Mn.

Veľkosť rozbehového momentu pri konštantných hodnotách frekvencie napätia a prúdu závisí od aktívneho odporu v obvode rotora. V tomto prípade, spočiatku, keď sa aktívny odpor zvyšuje, hodnota rozbehového krútiaceho momentu sa zvyšuje a dosahuje svoje maximum, keď sa aktívny odpor obvodu rotora rovná celkovému indukčnému odporu motora. Následne, ako sa aktívny odpor rotora zvyšuje, hodnota počiatočného krútiaceho momentu klesá, v limite má tendenciu k nule.

Bod C (obr. 1, b a c) zodpovedá maximálnemu momentu, ktorý môže motor vyvinúť v celom rozsahu otáčok od n = 0 do n = ns... Tento moment sa nazýva kritický (alebo pretáčací) moment Mk. . Kritickému momentu zodpovedá aj kritický sklz Sk. Čím menšia je hodnota kritického sklzu Sk, ako aj hodnota menovitého sklzu Сn, tým väčšia je tuhosť mechanických charakteristík.

Počiatočné a kritické momenty sú určené nominálnymi. Podľa GOST pre elektrické stroje s motorom vo veveričke musí byť splnená podmienka Mn / Mn = 0,9 — 1,2, Mk / Mn = 1,65 — 2,5.

Je potrebné poznamenať, že hodnota kritického momentu nezávisí od aktívneho odporu obvodu rotora, pričom kritický sklz Сk je priamo úmerný tomuto odporu.To znamená, že so zvýšením aktívneho odporu obvodu rotora hodnota kritického momentu zostáva nezmenená, ale maximum krivky krútiaceho momentu sa posúva k rastúcim hodnotám sklzu (obr. 1, d).

Veľkosť kritického krútiaceho momentu je priamo úmerná druhej mocnine napätia aplikovaného na stator a nepriamo úmerná druhej mocnine frekvencie napätí a frekvencie prúdu v statore.

Ak sa napríklad napätie dodávané do motora rovná 85 % menovitej hodnoty, potom bude veľkosť kritického krútiaceho momentu 0,852 = 0,7225 = 72,25 % kritického krútiaceho momentu pri menovitom napätí.

Pri zmene frekvencie sa pozoruje opak. Ak napríklad do motora určeného na prevádzku s prúdovou frekvenciou = 60 Hz je napájací prúd s frekvenciou = 50 Hz, potom kritický moment príde pri (60/50)2 = 1,44-krát väčší ako úradná hodnota jej frekvencia (obr. 1, e).

Kritický moment charakterizuje okamžitú kapacitu preťaženia motora, to znamená, že ukazuje, aký moment (v priebehu niekoľkých sekúnd) preťaženia je motor schopný vydržať bez škodlivých následkov.

Úsek mechanickej charakteristiky od nuly po maximálnu (kritickú) hodnotu (pozri obr. 1, biv) sa nazýva stabilná časť charakteristiky a úsek BC (obr. 1, c) – nestabilná časť.

Toto rozdelenie sa vysvetľuje tým, že na rastúcej časti charakteristík OF s rastúcim sklzom, t.j. so znižovaním otáčok sa zvyšuje krútiaci moment vyvíjaný motorom.To znamená, že so zvyšujúcim sa zaťažením, to znamená so zvyšujúcim sa brzdným momentom, sa rýchlosť otáčania motora znižuje a krútiaci moment sa zvyšuje. Pri znižovaní zaťaženia sa naopak otáčky zvyšujú a krútiaci moment klesá. Keď sa zaťaženie mení v celom rozsahu stabilnej časti charakteristiky, mení sa rýchlosť otáčania a krútiaci moment motora.

Motor nemôže vyvinúť väčší ako kritický krútiaci moment a ak je brzdný moment väčší, motor sa musí nevyhnutne zastaviť. Ako sa hovorí, dôjde k prevráteniu motora.

Mechanická charakteristika pri konštante U a I a absencia dodatočného odporu v obvode rotora sa nazýva prirodzená charakteristika (charakteristika indukčného motora s kotvou nakrátko s vinutým rotorom bez dodatočného odporu v obvode rotora). Umelé alebo reostatické charakteristiky sa nazývajú tie, ktoré zodpovedajú dodatočnému odporu v obvode rotora.

Všetky hodnoty štartovacieho momentu sú rôzne a závisia od aktívneho odporu obvodu rotora. Posúvače rôznych veľkostí zodpovedajú rovnakému menovitému krútiacemu momentu Mn. So zvyšujúcim sa odporom obvodu rotora sa zvyšuje sklz, a preto sa rýchlosť motora znižuje.

Vďaka zahrnutiu aktívneho odporu do obvodu rotora sa mechanická charakteristika v stabilnej časti natiahne v smere narastajúceho sklzu úmerne odporu.To znamená, že otáčky motora sa začnú výrazne meniť v závislosti od zaťaženia hriadeľa a tvrdá charakteristika sa stáva mäkkou.