Порядок выполнения задания:

Практическое занятие №4

Механические характери­стики асинхронного двигателя (АД) переменного тока.

Тема. Расчет и построение механических характеристик трехфазного асинхронного двигателя. Выбор резисторов.

. Цель занятия: приобщить к самостоятельному решению проблемных задач.

Теоретические сведения:

Механическая характеристика АД. Потери мощности в цепи ро­тора, которые часто называют потерями скольжения, выраженные через механические координаты АД, представляют собой разность Электромагнитной и полезной механической мощности, т. е.

; (1.1)

Потери мощности в роторе, выраженные через электрические ве­личины, определяются как

(1.2)

Приравняв (1.1) и(1.2), получим

(1.3)

Подставив в (1.3) значение тока I₂' получим

\ . (1.4)

Исследовав полученную зависимость M{s) на экстремум, т. е. взяв производную dM/ds и приравняв ее нулю, обнаружим наличие двух экстремальных точек момента и скольжения:

(1.5)

(1.6)

причем знак «плюс» здесь относится к области скольжения 5 > 0, а знак «минус» - к области s < 0. Значения момента Мк и скольжения s_k АД, соответствующие экстремальным точкам, получили назва­ние критических.

Если разделить выражение (1.4) на (1.5) и выполнить неслож­ные преобразования, то можно получить другую, более компакт­ную и удобную форму записи для построения механической ха­рактеристики

(1.7)

где

Характерные точки механической характеристики следующие: - точка идеального холостого хода;

- точка короткого замыкания;

- критические точки cоответственно в двигательном и генераторном режимах;

- асимптота механической характеристики, которой является ось скорости.

На рис. 1.1 приведена механическая характеристика АД. Отме­тим, что она соответствует определенному чередованию фаз пита­ющего напряжения сети U ₁ на зажимах статора АД. При изменении порядка чередования двух фаз АД будет иметь аналогичную меха­ническую характеристику, расположенную симметрично относи­тельно начала координат.

В некоторых случаях при построении механической характерис­тики используют приближенные формулы. Если пренебречь актив­ным сопротивлением статора, т.е. считать а = 0, выражения (1.5), (1.6) и (1.7) примут соответственно вид:

(1.8)

(1.9)

(1.10)

Если в (1.8) вместо текущих значений момента и скольжения подставить их номинальные значения М_ном и s_ном и обозначить кратность максимального момента M_к/М_номчерез λ_м, то получим фор­мулу, связывающую критическое и номинальное скольжения,

(1.11)

Эта формула может использоваться для определения S_К по ката­ложным (паспортным) данным АД. Для серии 4А кратность λм, оп­ределяющая перегрузочную способность двигателей, лежит в пре­делах 1,8...2,6, соответственно крити­ческое скольжение S_К превышает номи­нальное s_ном (при знаке «+» в (1.11)) при­мерно в 3...4 раза.

Дальнейшее упрощение (1.8) воз­можно для области малых скольжений, в которой можно пренебречь отноше­нием S/S_К . В этом случае выражение (1.8) примет вид

M = 2M_Ks/s_K. (1.12)

Рис. 1.1

Формула (1.12) описывает так называемый рабочий, близкий к линей-

ному участок характеристики двигателя, на котором находится точ­ка номинального режима с координатами М_ном, ω_ном, s_ном..

Оснащение: рабочая тетрадь, микрокалькулятор, линейка, литература.

Задание: Расчитать и построить естественную механическую характеристику АД.

Технические характеристики двигателей выбрать в таблице 1. согласно вариантам.

Порядок выполнения задания:

1. Рассчитать номинальные скорость и момент двигателя ω_Н, М_Н,М_П и скорость холостого хода ω₀ и скольжение S.

2. Полученных точек достаточно для построения рабочего участка. Для продолжения расчетов определить критический момент М_К и критическое скольжение S_К.

3. Для определения М в других точках воспользуемся формулой Клосса, занести результаты расчетов в таблицу.

4. По полученным данным посроим искомые зависимости М(S) и М(ω).

Контрольные вопросы:

· Что показывает механическая характеристика АД?

· Как определяется момент при пуске и какому скольжению он соответствует?

· Какие недостатки появляются при построении характеристик по формуле Клосса?

Требования к содержанию отчета:

1. Наименование занятия.

2. Цель занятия.

3. Задание.

4. Расчеты и характеристики.

5. Ответы на контрольные вопросы.

6. Выводы.

Литература.

1. Москаленко В.В. Электрический привод.: Учебник для электротехнических специальностей техникумов. – М.: Высшая школа, 1991.

2. Васин В.М. Электрический привод. Учебное пособие для техникумов. – М.: Высшая школа, 1984.

Таблица1.