Характеристики асинхронных двигателей.

Для установления основных характеристик асинхронных двигателей воспользуемся упрощённой Г – образной схемой замещения.

Тогда активная мощность, потребляемая двигателем, может быть определена из выражения:

Эта зависимость даёт известную характеристику мощности или вращающего момента двигателя, показанную на рисунке 4.6, а.

Предположим, что механическая мощность Р_мех не зависит от скольжения. В этом случае её характеристика будет параллельна оси абсцисс (прямая 1, рис 4.6, а).Установившийся режим работы двигателя наступает при пересечении характеристик электрической и механической мощностей. Например, при подведённом напряжении U₀ к двигателю установившийся режим характеризуется исходной мощностью P₀ и скольжением s₀ в точке a.

Статическая характеристика активной мощности асинхронного двигателя по частоте мало чем отличается от соответсвующей характеристики для синхронного двигателя.Это связано с тем что как в первом, та и во втором случае характеристики двигателей определяются характеристиками приводимых рабочих машин.

Реактивная мощность асинхронного двигателя состоит из мощности рассеяния Q_s и мощности намагничивания Q_μ. Первая составляющая может быть определена в соответствии с выражением:

или

Последнее уравнение более удобно для анализа Q_s при изменении напряжения. При остановленном двигателе, когда s=1, величина Q_s в соответствии с (4.5) находится из уравнения:

На рисунке 4.7, а построена зависимость Q_s во всём диапазоне изменения напряжения. Как видно из приведённой кривой и уравнения (4.6), при снижении напряжения значение Q_s возрастает, а при достижении U_кр наблюдается резкое увеличение. При дальнейшем снижении напряжения на заторможенном двигателе Q_s уменьшается в соответствии с уравнением (4.7).

Реактивная мощность, потребляемая ветвью намагничивания, находится из уравнения

На рис.4.7,а построена зависимость Q_μ от напряжения. Следует отметить, что с учётом насыщения x_μ при снижении напряжения уменьшается, поэтому реальная зависимость Q_μ от напряжения заметно отклоняется от квадратичной параболы. На рис.4.7, б приведена общая зависимость потребляемой реактивной мощности асинхронного двигателя от напряжения как при работе, так и при его остановке. Для большинства двигателей характерным являются начальное снижение потребляемой реактивной мощности при уменьшении напряжения (зависимость 1, рис.4.7,б).Однако в некоторых крупных асинхронных двигателях наблюдается увеличение реактивной мощности при начальном снижении напряжения (зависимость 3, рис.4.7,б).Это вызвано преобладанием составляющей Q_s над Q_μ в общей реактивной мощности двигателя.

Значение критического напряжения, при котором происходит нарушение устойчивости двигателя, зависит от его типа и коэффициента загрузки К_з (зависимость 1 и 2 рис.4.7, б).

Потребляемая реактивная мощность асинхронного двигателя зависит также от изменения частоты.. Для установления характера этого изменения частоты. Для установления характера этого изменения запишем выражения для определения Q_s и Q_μ в виде

Где L_s и L_μ – индуктивности ветвей рассеяния и намагничивания.

Таким образом, составляющая Q_s уменьшается при снижении частоты и возрастает с её увеличением. Составляющая Q_μ, напротив, увеличивается при уменьшении частоты. Соотношение между этими составляющими в обычных асинхронных двигателях таково, что полная реактивная мощность при небольших отклонениях частоты от номинального значения снижается, а при значительном росте частоты – увеличивается. Такой рост потребления реактивной мощности при больших снижениях частоты может приводить к уменьшению напряжения в питающей сети и, следовательно, к ухудшению условий работы нагрузки.