AGENCJA EDUKACJI FEDERALNEJ

„MATI” - PAŃSTWO ROSYJSKIE

UNIWERSYTET TECHNOLOGICZNY

IM. K.E. Ciołkowski

Katedra Elektroniki i Informatyki

SILNIKI ASYNCHRONICZNE TRÓJFAZOWE

Wskazówki dla praca laboratoryjna w wysokości:

„Elektronika i elektrotechnika”

Opracował Marchenko A.L.

MOSKWA 2005

CEL PRACY

Usuń i zbuduj właściwości mechaniczne i wydajności trójfazowego silnika asynchronicznego (HELL); studiować modele ciśnienia krwi i badać ich pracę w trybach przejściowych.

PRZEPISY TEORETYCZNE I FORMUŁY OBLICZENIOWE

1. URZĄDZENIE I ZASADA DZIAŁANIA

Trójfazowe silniki asynchroniczne znalazły największe zastosowanie w przemyśle (ryc. 19.1). Wyjaśnia to fakt, że są proste w budowie, tanie, niezawodne w działaniu, mają wysoką wydajność przy obciążeniu znamionowym, są odporne na znaczne przeciążenia i nie wymagają skomplikowanych urządzeń rozruchowych.

N. wraz z zaletami ciśnienia krwi ma wiele wad, z których głównymi są: niski współczynnik mocy (cos  ) przy częściowym obciążeniu (na biegu jałowym cos  0 \u003d 0,2 ... 0,3); niska wydajność przy niskich obciążeniach; słaba charakterystyka regulacji.

O głównymi częściami AD są stojan i wirnik, oddalone od siebie szczeliną powietrzną (0,3 ... 0,5 mm). Ich rdzenie są zmontowane z arkuszy stali elektrycznej. Rowki są wybite na wewnętrznej części powierzchni stojana i na zewnętrznym wirniku, w którym układane są uzwojenia. Rdzeń stojana jest umieszczony w obudowie, na której zamocowane są zaciski uzwojenia stojana, składającej się z trzech niezależnych uzwojeń przesuniętych w przestrzeni o 120 (ryc. 19.2). Rdzeń wirnika jest zamontowany bezpośrednio na wale silnika lub na piaście zamontowanej na wale.

Uzwojenie wirnika może być zwarte lub trójfazowe podobne do uzwojenia stojana. Zwarte uzwojenie wirnika wykonane jest w postaci „koła wiewiórczego”, składającego się z prętów i zamykających je na końcach pierścieni (ryc. 19.3, i i b) W AD z wirnikiem fazowym (patrz rys. 19.1, w) niektóre kończą się

koło zębate 2 wirnik 1 połączyć za pomocą pierścieni ślizgowych 3 umieszczone na wale silnika, podczas gdy inne są połączone w gwiazdę (ryc. 19.3, w i sol) Pierścienie kontaktowe 3 połączyć ze stykami nieruchomej części maszyny za pomocą szczotek 4 i uchwyty na pędzle. Łączą wyjściowy reostat 5.

Zasada ciśnienia krwi opiera się na interakcji obracającego się pole magnetyczne stojan (stała część maszyny) z prądami indukowanymi w wirniku (część ruchoma).

Rozważ zasadę tworzenia pola magnetycznego maszyny. Trójfazowe uzwojenie stojana jest zasilane przez trójfazowy układ napięcia (patrz rys. 19.1, i) z napięciami fazowymi U 1 fa . Ponieważ trójfazowe uzwojenia (przesunięte w przestrzeni o jedno względem drugiego o 120 (ryc. 19.2) i mające liczbę zwojów w 1) są zamknięte, a następnie płyną w nich prądy ja 1, wynikiem są trzy MDS fa 1 = ja 1 w 1. Pod wpływem tych trzech MDS powstaje wirujące pole magnetyczne, którego wynikowy wektor strumienia magnetycznego fa r = 3/2fa m gdzie fa m - strumień magnetyczny wytworzony przez fazę MDS fa 1 .

Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej pole elektromagnetyczne indukowane jest w uzwojeniu stojana i wirnika mi 1 i mi 2) Obwód uzwojenia wirnika jest zawsze zamknięty, więc w uzwojeniach faz wirnika płyną prądy ja 2, których wartości zależą od obciążenia. Zgodnie z prawem Ampera moment obrotowy powstaje z interakcji prądów wirnika z wirującym polem magnetycznym stojana na wale silnika M., a jeśli to więcej niż moment oporu M. z na wale, następnie wirnik zaczyna się obracać. Zgodnie z regułą Lenza prądy wirnika, a także wytwarzane przez nie wirujące pole magnetyczne, działają na prądy uzwojenia stojana i strumień magnetyczny fa r maszyn, powodując wzrost prądu stojana w celu skompensowania efektu rozmagnesowania prądów uzwojenia wirnika.

Częstotliwość wirującego pola magnetycznego stojana (w obr / min) jest określona przez wyrażenie:

gdzie fa 1 - częstotliwość napięcia sieciowego zasilającego silnik; r - liczba par biegunów maszyny (w szczególności trzy uzwojenia stojana tworzą jedną parę biegunów, sześć uzwojeń tworzy dwie pary itp.).

Omawiana maszyna jest nazywana asynchroniczną, ponieważ w niej prędkość wirnika n 2 nie jest równe częstotliwości wirującego pola magnetycznego stojana n 1. Gdyby te częstotliwości były równe, wówczas strumień magnetyczny stojana byłby nieruchomy względem obracającego się wirnika, a EMF nie byłby indukowany w uzwojeniach wirnika, nie byłoby w nich prądów i nie byłoby momentu obrotowego na wale.

Różnica w częstotliwościach obrotowych pola stojana i wirnika nazywana jest częstotliwością poślizgu n s \u003d n 1 - n 2 i jego stosunek do częstotliwości n 1 - poślizg S.to znaczy

lub (wyrażony jako procent)

Zakres zmian poślizgu w silniku indukcyjnym 1  S.  0; Podczas uruchamiania S. \u003d 1 dla bezczynny S. \u003d 0,001 ... 0,005, przy obciążeniu znamionowym S. = 0,03...0,07.

2. PODSTAWOWE WŁAŚCIWOŚCI PIEKŁA

Jedną z głównych cech ciśnienia krwi jest charakterystyka mechaniczna. n 2 = fa(M) - zależność prędkości n 2 od tej chwili M. na wale silnika (ryc. 19.4). Naturalna charakterystyka mechaniczna 1 (patrz rys. 19.4 i rys. 19.5) silnik indukcyjny jest opisany równaniem

Gdy wzrasta obciążenie wału S. wzrasta, a prędkość wirnika zmniejsza się o 5 ... 10%, tj. charakterystyka mechaniczna n= ¦ ( M.) PIEKŁO jest sztywne (patrz ryc. 19.4);

Zmiana kierunku obrotu wirnika HELL - cofanie - odbywa się poprzez zamianę dowolnych dwóch przewodów układu trójfazowego zasilającego silnik.

Moment obrotowy AM jest proporcjonalny do kwadratu napięcia fazowego U 1 fa sieci i zależy od poślizgu S.to znaczy

gdzie m 1 - liczba faz stojana; X DO = X 1 +

; R 1 , X 1 i ,

- aktywny, indukcyjny opór uzwojenia stojana i zmniejszony opór uzwojenia wirnika.

Wraz ze wzrostem momentu oporu M. z poślizg wzrasta na wale, co prowadzi do wzrostu momentu obrotowego do wartości M. z . Poślizg, w którym moment osiąga maksymalną wartość M. max jest nazywany krytycznym i jest wyrażony przez S. cr  /X DO .

Krytyczne wartości poślizgu S. cr i moment początkowy M. p. zależą od rezystancji obwodu wirnika (patrz krzywe 2 …4 na rys. 19.5) i chwila M. p. rośnie wraz ze wzrostem osiągając M. max w + X DO gdzie - zmniejszona rezystancja wyjściowego reostatu zastosowanego w HELL z wirnikiem fazowym w celu zmniejszenia prądu rozruchowego, zwiększenie momentu rozruchowego (patrz krzywa 4 na rys. 19,5 b), zapewniając płynny rozruch i regulację prędkości wirnika (patrz reostatyczne właściwości mechaniczne 2 …4 na rys. 19,5 b).

3

. CHARAKTERYSTYKA PRACY PIEKŁA

Właściwości operacyjne silnika indukcyjnego można oszacować na podstawie charakterystyk wydajnościowych, które są reprezentowane przez krzywe wyrażające zależności graficzne moc netto R 2 ilości: prąd ja 1 w uzwojeniu stojana, wydajność  przesuwny S.współczynnik mocy cos  przydatny moment M. na wale PIEKŁA przy U 1 = const i fa 1 = const (Ryc. 19.6). Są one określane eksperymentalnie lub obliczeniowo przy użyciu równoważnego obwodu silnik indukcyjny.

Moc na biegu jałowym R 2 \u003d 0; podczas gdy prądy uzwojenia stojana ja 0, tworząc wirujące pole magnetyczne, są dość duże i stanowią 30 ... 50% prądów znamionowych ja 1 n . Prędkość wirnika n 20 = = (0,995…0,998) n 1 .

Wraz ze wzrostem obciążenia na wale rośnie prąd stojana, podobnie jak moc czynna. R 2 i R 1. Z kolei współczynnik mocy wzrasta

. Podczas przesuwania S. wzrasta i prędkość wału n 2 maleje, ponieważ jest to jedyny powód wzrostu prądu i momentu elektromagnetycznego.

Zależność M. = fa(R 2) określa wzór M. = 9550R 2 /n 2, z którego wynika, że \u200b\u200bta zależność reprezentuje lekko zakrzywioną linię prostą przechodzącą przez początek, ponieważ wraz ze wzrostem obciążenia na wale prędkość obrotowa wirnika AD nieznacznie maleje.

Charakter zależności współczynnika mocy HELL od mocy na wale, tj. Cos  = fa(R 2) jest określony przez wyrażenie cos  \u003d P 1 /

i jest równy 0,8 ... 0,89 dla normalnego BP średniej mocy przy obciążeniu znamionowym. Ze zmniejszonym obciążeniem wału cos  zmniejsza się i osiąga wartości 0,2 ... 0,3 na biegu jałowym. W tym trybie moc netto na wale wynosi zero, ale silnik pobiera energię z sieci, dlatego też cos  0 tutaj nie jest równe zero.

Współczynnik wydajności h = fa(R 2) BP rośnie bardzo szybko od zera (na biegu jałowym) do 0,4 ... 0,5 obciążenia znamionowego i osiąga wartość maksymalną (0,85 ... 0,95). W zakresie od 0,7 do 0,8 obciążenia znamionowego , a następnie powoli spada z powodu wzrostu strat zmiennych (patrz ryc. 19.6).

4. KRÓTKI OPIS MODELI PIEKŁA

ZADANIA I ICH INSTRUKCJE METODYCZNE

WYKONANE

Zadanie 1. Zapoznanie się z interfejsem testowego modelu ciśnienia krwi (ryc. 19.7), określając przeznaczenie okien (pól), w tym okien wyposażonych w strzałki, do zmiany, na przykład, momentu oporu na wale, rezystancji opornika rozruchowego, wyboru schematu połączeń uzwojeń stojana oraz także okna wielkości wyjściowych symulujące odczyty przyrządów pomiarowych.

Zgodnie z opcją N. wybierz typ silnika (dla nieparzystych wersji z tabeli 1 HELL z wirnikiem klatkowym, a dla parzystych z tabeli 2 HELL z wirnikiem fazowym, gdzie N. - pokrywa się z numerem nazwiska studenta w dzienniku szkoleniowym grupy), zapisz jego dane nominalne w raporcie: nominalna moc mechaniczna R n = R 2 n na wale napięcie sieciowe U n i jego częstotliwość fa 1, prąd znamionowy ja n znamionowa prędkość wału n n , Wydajność  n znamionowy współczynnik mocy cos  n liczba par biegunów r wirujące pole magnetyczne stojana.

Zadanie 2. Wykonaj „uruchomienie” ciśnienia krwi (uruchom program modelowania i obliczania parametrów ciśnienia krwi) i „usuń” mechaniczne i wydajnościowe parametry ciśnienia krwi. Do końca:

Kliknij przycisk „Start”, to znaczy „podłącz” uzwojenia stojana silnika ciśnienia krwi sieć trójfazowa prąd przemienny i zapis w wierszu 1 tabeli. 19,1 wartości napięcia linii U 1, prąd linii ja 1, moc czynna R 1, „zużyte” ciśnienie krwi z sieci, prędkość wirnika n 2 w trybie jałowym (przydatny moment na wale M. \u003d 0), które są wyświetlane w odpowiednich polach na ekranie wyświetlacza;

- „usunąć” mechanikę n 2 = fa(M.) i pracowników ja 1 = fa(R 2), cos  = fa(R 2), S. = fa(R 2), R 1 = fa(R 2), M.= fa(R 2), h = fa(R 2) charakterystyka silnika.

Aby wziąć cechy, których potrzebujesz:

Kliknij przycisk „Przy obciążeniu” znajdujący się na dole pola roboczego modelu AD, to znaczy „podłącz” obwód cewki elektromagnetycznej cewki pola hamulca elektromagnetycznego;

Stopniowo zwiększając moment oporu (obciążenia) M. na wale PIEKŁA, napisz w tabeli. 19.1 wskazań „przyrządów pomiarowych” przy 8 ... 9 wartościach momentu obrotowego M.: z biegu jałowego ( M. = 0, R 2 \u003d 0) do wartości M. = (1,2...1,5)M. n lub R 2 = (1,2...1,5)R 2 n .

Tabela 19.1

Obserwacje zmian obciążenia na wale można przeprowadzić zarówno na podstawie wartości momentu M.i pod względem mocy R 1, zużyło ciśnienie krwi z sieci. Na przykład dla silnika indukcyjnego o parametrach: R 2 n \u003d 0,55 kW, h n = 0,705 i R 1 n = R 2 n /h n \u003d 0,55 / 0,705 \u003d zmiany mocy o 0,78 kW R 0 (moc na biegu jałowym) do R 1 \u003d 1,1 ... 1,15 kW.

Zadanie 3. Zgodnie z symulacją procesów ciśnienia krwi w celu obliczenia mocy użytecznej P. 2 na wale, poślizgnąć S.współczynnik mocy cos  i wydajność h silnik przy różnych obciążeniach, przy użyciu następujących wzorów obliczeniowych:

\u003d P 2 /R 1; sałata  \u003d P 1 /

,

W różnych sektorach gospodarki rozpowszechniono trójfazowe silniki asynchroniczne z wirnikiem klatkowym. Nie mają styków ślizgowych, są łatwe w konfiguracji i konserwacji, a silnik z wirnikiem klatkowym w formie zdemontowanej pokazano na ryc. 1. Jego głównymi częściami są stojan i wirnik. Rdzenie stojana i wirnika są pobierane z arkuszy stali elektrycznej.
W rowkach rdzenia stojana układa się i mocuje uzwojenie trójfazowe, w zależności od napięcia sieci zasilającej i danych silnika, jest połączone gwiazdą lub trójkątem. Konkluzje uzwojenia stojana są oznaczone, co ułatwia montaż pożądanego schematu elektrycznego.
Zgodnie z GOST 183-74 * przyjmuje się następujące oznaczenia wniosków uzwojeń poszczególnych faz, odpowiednio, początek i koniec pierwszej fazy C1 i C4, drugi - C2 i C5, a trzeci - SZ i C6 (ryc. 2). Umiejscowienie zacisków na puszce styków silnika musi spełniać wymóg łatwości podłączenia uzwojeń zgodnie z dowolnym schematem. Uzwojenie wirnika nie jest izolowane od rdzenia. Wraz z łopatkami wentylacyjnymi jest odlewany z aluminium lub jego stopów. Pręty do nawijania i ich pierścienie zwierające tworzą tak zwaną klatkę wiewiórkową.
Konstrukcja silników zależy od metody wentylacji i stopnia ochrony.
Asynchroniczne silniki klatkowe pojedynczej serii 4A w metodzie chłodzenia oraz stopień ochrony personelu przed kontaktem z częściami pod napięciem lub obracającymi się, a także sama maszyna przed wnikaniem ciał obcych, mają dwie wersje (GOST 14254-80): zamknięty dmuchany (oznaczenie IP44), chroniony ( oznaczenie IP23).
Silniki w wersji IP44 mają osiowy system wentylacji. Powietrze jest dostarczane przez wentylator i wieje wokół zewnętrznej powierzchni płetwy łóżka.
Silniki IP23 charakteryzują się dwustronnym promieniowym systemem wentylacji, który realizowany jest za pomocą łopatek wentylacyjnych umieszczonych na zwartych pierścieniach wirnika.

Figa. 1 Zdemontowany silnik indukcyjny klatkowy
1 - stojan, 2 - skrzynka zaciskowa, 3 - wirnik 4 - osłony łożysk, 5 - wentylator, 6 - obudowa wentylatora
Silniki z tej serii mają następującą strukturę zapisu: 4 - numer seryjny serii; A - rodzaj nazwy silnika - asynchroniczny; A - łóżko i panele wykonane z aluminium; X - łóżko wykonane z aluminiowych i żeliwnych osłon; 56-355 - wysokość osi obrotu; S, L, M - wymiary montażowe na całej długości obudowy; A, B - oznaczenie długości rdzenia (pierwsza długość to A, druga to B); 2, 4, 6, 8, 10, 12 - liczba biegunów; У - modyfikacja klimatyczna silników; 3 - kategoria miejsc docelowych. Na przykład: 4AA56A2UZ - silnik elektryczny serii 4, asynchroniczna, zamknięta konstrukcja, łóżko i tarcze łożyskowe wykonane z aluminium, o wysokości osi obrotu 56 mm, rdzeń pierwszej długości, bipolarny, dla klimatu umiarkowanego, kategoria umieszczenia 3.

Ryc. 2 Lokalizacja pinów na osłonie silnika podczas połączenia: a - gwiazdą; b - trójkąt

Tabela 1

Kontynuacja tabeli. 1

Główne dane techniczne silników małej mocy serii 4A podano w tabeli. 1.
Opracowano i wyprodukowano jedną serię silników indukcyjnych AI. Poprawę charakterystyki hałasu, rozruchu i wibracji maszyn tej serii osiąga się dzięki zastosowaniu nowych materiałów i rozwiązań konstrukcyjnych.
Główne dane techniczne silników o małej pojemności serii AI podano w tabeli. 2)
Prąd trójfazowyprzechodząc przez uzwojenia stojana tworzy wirujące pole magnetyczne. Częstotliwość rotacji pola n nazywa się synchroniczną. Zależy to od częstotliwości fi napięcia zasilania i liczby par biegunów p maszyny:

a dla f 1-50 Hz przyjmuje wartości: 3000 rpm (p- \u003d 1), 1500 rpm (p \u003d 2), 1000 rpm (p \u003d 3) itp.
Dla częstotliwości napięcia sieciowego będziemy mieli:

Wirnik silnika indukcyjnego, obracający się w kierunku obrotu pola, rozwija częstotliwość nieco niższą niż synchroniczna, zwana asynchroniczną.
Tabela 2

Opóźnienie wirnika charakteryzuje się poślizgiem. Jeśli prędkość wirnika jest oznaczona przez ri2, wówczas współczynnik poślizgu przybierze postać

lub%

Z (2) wynika, że \u200b\u200bpoślizg silnika indukcyjnego zmienia się z jedności (przy uruchomieniu, gdy n2-0) na zero (przy prędkości synchronicznej, to znaczy, gdy P2-P1). Należy zauważyć, że dokładna równość częstotliwości rotacji pola i wirnika w trybie silnika nie jest osiągnięta. Jednak opóźnienie wirnika na biegu jałowym jest tak małe, że można je pominąć. Wartości przesuwne przy pełnym obciążeniu silnika wynoszą zwykle 4-6%.
Wyrażenie prędkości wirnika można uzyskać z zależności (2):
Zauważ, że licznik po prawej stronie równości (2) ma pewne znaczenie fizyczne. Różnica w częstotliwości rotacji pola i wirnika jest względną częstotliwością rotacji, tj. Częstotliwością rotacji pola względem rotora ns lub częstotliwością poślizgu.
Przykład. Znane są „1 \u003d 1000 rpm, s \u003d 4%. Oblicz prędkość wirnika i prędkość względną.
Mamy: la \u003d 1000 (1-0,04) \u003d 960 obr / min, ns \u003d nl-n2 \u003d 1000-960 \u003d \u003d 40 obr / min.
Częstotliwość pola elektromagnetycznego i prądów indukowanych w uzwojeniu wirnika przez wirujące pole magnetyczne zależy od częstotliwości poślizgu:
Dzięki prostym przekształceniom to wyrażenie zostaje zredukowane do

te. częstotliwość EMF i prądów wirnika w warunkach ft - const jest proporcjonalna do poślizgu.
Przykład. Znajdź częstotliwość prądu wirnika dla poprzedniego przykładu.
Mamy- / 2 \u003d / lS \u003d 50-0,04 \u003d 2 Hz.
Moc wytwarzana przez silnik przy normalnych obciążeniach jest proporcjonalna do poślizgu. Dlatego obciążenie maszyny można ocenić na podstawie poślizgu.

Wykorzystanie mocy silnika podczas jego działania może być inne. Współczynnik mocy

gdzie Pr jest mocą netto przy dowolnym obciążeniu; Rnom - moc znamionowa, tj. Moc netto, dla której zaprojektowano maszynę elektryczną.
Moc znamionowa odpowiada napięciu znamionowemu. Silnik zużywa prąd znamionowyo nominalnych wartościach prędkości, mocy na wale, wydajności i cos φ.
Celem silnika jest przekształcenie energii elektrycznej w energię mechaniczną. W procesie konwersji występują straty. Reprezentują one tę część mocy czynnej, która jest zużywana na ogrzewanie uzwojeń, stal rdzenia stojana i pokonywanie sił tarcia.
Stosunek mocy netto P2 wytworzonej przez silnik na wale do mocy czynnej P1 zużywanej przez niego z sieci nazywa się sprawnością:

Oprócz aktywnego silnik zużywa bierną moc magnetyczną niezbędną do wytworzenia strumienia magnetycznego. Zatem pełna moc silnika 5 składa się z komponentów aktywnych i reaktywnych:

gdzie Q jest mocą bierną silnika.
Względną wartość przekształconej mocy ocenia się na podstawie współczynnika mocy. Im lepsza moc maszyny, tym wyższy współczynnik mocy. Aby to obliczyć, wystarczy podzielić moc czynną na pełną:

gdzie U, I są wartościami fazowymi napięcia i prądu.
Przykład. Na osłonie trójfazowego silnika indukcyjnego klatkowego znajdują się następujące oznaczenia: D "A. 220 /

380 V, 10,5 / 6,1 A, 2,8 kW, 50 Hz, 2880 obr./min, KDD \u003d 81,5%, cos Na podstawie tych danych wnioskujemy: napięcie znamionowe fazy wynosi 220 V, prąd znamionowy fazy wynosi 6,1 A, moc netto /\u003e 2 \u003d 2,8 kW, liczba par biegunów wynosi p \u003d 1. Ponieważ prędkość synchroniczna
(w tym przypadku jest to 3000 obr / min), a następnie poślizg przy obciążeniu znamionowym będzie wynosić:

Całkowita moc silnika przy obciążeniu znamionowym SHom \u003d 3l / nom / nom \u003d 3-220-6,1 "4000 VA \u003d 4 kVA.
Moc czynna pobierana przez silnik przy obciążeniu znamionowym
Rhnom \u003d 31 / nom / nom "" nom, nom \u003d 3-220-6,1-0,86 \u003d 3,44 kW.
Straty silnika przy obciążeniu znamionowym
2ДРиш \u003d Ртш - Р2 \u003d 3,44 - 2,8 \u003d 0,64 kW.
Korzystanie z tabeli danych. 1, budowane są krzywe zależności współczynnika mocy silników od ich mocy znamionowej (ryc. 3).
Krzywa 1 odpowiada prędkości synchronicznej 3000 rpm, 2 do 1500 rpm i 3 do 1000 rpm. Z rys. Rysunek 3 pokazuje, że współczynnik mocy silnika indukcyjnego zależy od mocy znamionowej i prędkości synchronicznej.
Wraz ze wzrostem mocy przy stałej prędkości synchronicznej („! \u003d Const) względna wartość szczeliny powietrznej maleje. Z tego powodu względna bierna moc magnetyczna również maleje, a współczynnik mocy rośnie. Wzrost synchronicznej prędkości obrotowej ze stałością mocy znamionowej silnika prowadzi do tego samego rezultatu. Samochody o dużej prędkości mają mniejsze wymiary, co wynika ze zmniejszenia momentu obrotowego, znacznie zmniejszają przestrzeń powietrzną między rdzeniem stojana i wirnika.
Krzywe zależności właściwej mocy magnesującej silników od nominalnej at - const pokazano na ryc. 4, można zauważyć, że właściwa moc magnesowania jest mniejsza, im wyższa moc znamionowa silnika i wyższa prędkość synchroniczna.

Figa. 3 Krzywe współczynnika mocy a moc znamionowa silników indukcyjnych przy różnych wartościach prędkości synchronicznej:
1 - „1 \u003d 3000 rpm; 2- / 2, -1500 rpm; 3 - „1 \u003d 1000 rpm

Figa. 4. Krzywe właściwej mocy magnesującej w funkcji mocy znamionowej silników indukcyjnych przy różnych wartościach prędkości synchronicznej:
1 - p, "\u003e 1000 rpm; 2- „1-1500 rpm; 3 - „1 \u003d 3000 rpm
Przejście od zależności pokazanych na ryc. 3 do zależności na ryc. 4 są produkowane przy użyciu następujących wskaźników:
(7)



gdzie Show, Qhom - pełna i bierna moc silnika przy obciążeniu znamionowym.
Z porównania ryc. 3 i 4 nietrudno dojść do wniosku, że współczynnik mocy wpływa na charakterystykę energetyczną silników i ich układu zasilania: w przypadku silników o wysokim współczynniku mocy przy danym obciążeniu znamionowym (Pr \u003d Pnom) moc bierna magnesująca jest mniejsza. Prowadzi to do zmniejszenia mocy pozornej, a zatem do zmniejszenia prądu pobieranego z sieci.

W rezultacie straty elektryczne w uzwojeniach maszyny są zmniejszone, a spadek napięcia w przewodach systemu zasilania jest ograniczony.

Bezpośrednie połączenie z siecią wiąże się z prądami rozruchowymi w obwodzie stojana. To dobrze znany fakt. Ale nie wszyscy myśleli o przyczynie tego zjawiska. Jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że prąd dowolnego silnika elektrycznego jest wprost proporcjonalny do momentu obrotowego na wale. I tutaj wydaje się, że sytuacja jest paradoksalna: moment obrotowy silnika przy rozruchu jest ograniczony, a prąd może siedem razy przekroczyć wartość nominalną. Jak to się stało?

Chodzi o fizykę maszyny asynchronicznej. Zmienne pole elektromagnetyczne stojana indukuje pole elektromagnetyczne w uzwojeniu wirnika silnika. Wielkość tego pola elektromagnetycznego, zgodnie z prawami indukcji elektromagnetycznej, zależy od szybkości zmiany pola elektromagnetycznego stojana, to znaczy od częstotliwości rotacji tego pola względem wirnika (podczas poślizgu).

Ale jeśli pole stojana zacznie się obracać natychmiast po przyłożeniu napięcia, wówczas wirnik potrzebuje trochę czasu, aby przyspieszyć. Im mocniejszy i większy silnik, tym więcej czasu zajmuje przyspieszenie wirnika - większa masa przyczynia się do bezwładności.

Z kolei wartość poślizgu ma największe znaczenie właśnie w pierwszym momencie uruchomienia. W tym momencie poślizg jest równy jedności, wirnik wciąż stoi, a pole wiruje już z maksymalną prędkością. EMF w obwodzie wirnika osiąga maksymalną wartość, podobnie jak prąd wirnika.

Prąd wirnika jest również zmienny, więc tworzy również własne przemienne pole elektromagnetyczne. To pole ponownie indukuje EMF już w obwodzie stojana silnika. A pod wpływem wspomnianego pola elektromagnetycznego w stojanie zaczyna płynąć dodatkowy składnik prądowy, który kompensuje MDS wirnika.

Zatem prąd w stojanie zawsze składa się z dwóch elementów kierunkowych. Wartość jednego elementu wynika z wewnętrznej rezystancji uzwojenia stojana. Ten komponent ma stałe znaczenie i przy idealnej prędkości obrotowej na biegu jałowym cały prąd stojana jest do niego zredukowany.

Drugi składnik prądu stojana zależy od prądu w obwodzie wirnika i osiąga maksimum w pierwszym momencie rozruchu silnika, zmniejszając się do zera, gdy zbliża się do punktu idealnej prędkości biegu jałowego. Ze względu na drugi komponent prąd stojana silnika osiąga tak ogromne wartości podczas rozruchu.

Pozostaje tylko jeden niuans: dlaczego wysoki prąd rozruchowy silnika indukcyjnego nie zapewnia takiego samego wysokiego momentu rozruchowego, jak ma to miejsce w przypadku silników prądu stałego? Powodem jest to, że moment silnika jest tworzony tylko przez aktywny składnik prądu wirnika, to znaczy ten element, który zbiega się w fazie z wirnikiem EMF.

A stosunek prądu czynnego i biernego wirnika zależy przede wszystkim od częstotliwości pola elektromagnetycznego indukowanego w uzwojeniu wirnika. Im wyższa częstotliwość, tym bardziej „przemienny” staje się prąd i tym większy jest opór indukcyjny uzwojenia wirnika. Im większy jest opór indukcyjny uzwojenia wirnika, tym bardziej reaktywny staje się prąd wirnika.

Tak, prąd rozruchowy w obwodzie wirnika silnika indukcyjnego jest duży, ale jest to głównie prąd bierny, nie może zapewnić dużego momentu elektromechanicznego. Prąd czynny osiąga wymaganą wartość dopiero po zmniejszeniu częstotliwości pola elektromagnetycznego, a silnik osiąga swoją charakterystykę roboczą. Związane są z tym dwa problemy związane z uruchomieniem silników indukcyjnych: ograniczony moment rozruchowy i, przeciwnie, zwiększony kilkukrotnie prąd rozruchowy stojana.

Maksymalna częstotliwość wirnika EMF osiąga się dokładnie w momencie rozruchu, gdy wirnik jest nieruchomy. W tym momencie obrotowy EMF zmienia się wraz z częstotliwością sieci zasilającej - 50 herców. Następnie, gdy silnik wchodzi w sekcję roboczą charakterystyki, częstotliwość ta spada do kilku herców, a opór indukcyjny uzwojeń przestaje mieć znaczenie, a prąd wirnika staje się prawie całkowicie aktywny.