Саморегулирование асинхронных двигателей (АД)
Асинхронные двигатели, как и все электрические машины, обладают свойством саморегулирования. Это свойство заключается в следующем, при изменении противодействующего момента , создаваемого рабочим механизмом, автоматически изменяется вращающий момент двигателя
и восстанавливается нарушенное равновесие моментов (независимо от причины нарушения равновесия).
Равновесие моментов устанавливается при другом значении скорости вращения вала ЭД.
Необходимым условием работы асинхронного двигателя (АД) является наличие скольжения S:
uде: – синхронная угловая скорость поля статора,
частота тока питающей сети;
– число пар полюсов статора двигателя;
– угловая скорость ротора двигателя.
Таким образом, поле статора относительно ротора вращается с угловой скоростью (то есть как проскальзывает по отношению к ротору):
С этой скоростью поле статора пересекает обмотку ротора и индуцирует (наводит) в роторе ЭДС
с частотой
:
(3-8)
При выводе уравнение умножили и разделили на
.
При изменении нагрузки на валу двигателя скорость ротора изменяется, соответственно изменяется скольжение S, и частота тока в роторе
.
Если обозначить через – ЭДС неподвижного ротора. Тогда для вращающегося ротора получим
– ЭДС подвижного ротора:
подставим значение , получим:
Тогда по закону Ома получим ток в роторе:
Выражение (2.5) соответствует неподвижному ротору с сопротивлением и
, в котором под действием ЭДС
создается ток ротора
.
Для того, чтобы рассматривать ротор совместно со статором (при отсутствии между ними электрической связи) параметры цепи ротора заменим приведенным (через коэффициент трансформации ) значениями к цепи статора:
где и
– соответственно число витков в обмотке статора и ротора.
Каждому режиму АД соответствует определенная область скольжения:
от
генераторный режим (отрицательное скольжение, скорость ротора больше скорости поля статора )
;
от ;
двигательный режим (скорость ротора меньше скорости поля статора);
от ;
режим противовключения (поле вращается против (навстречу) ротора).
Существует два промежуточных режима :
идеальный холостой ход (момент
);
короткое замыкание (ротор стоит);
Если для АД, работающего с установившейся скоростью и моментом
, увеличить момент сопротивления на валу до значения
, то скорость ротора будет падать. Скольжение будет увеличиваться. При увеличении скольжения будет расти ЭДС в фазе ротора
, соответственно будет расти ток ротора и электромагнитный момент двигателя.
С ростом электромагнитного момента замедление ротора (отрицательное ускорение ) будет уменьшатьсяи наступит новое равновесие моментов, но уже при более низкой скорости ротора.
С уменьшением скорости от до 0 – нуля ток статора непрерывно увеличивается от тока холостого хода
, [
для АД обычного исполнения,
, для крановых двигателей] до значения тока короткого замыкания:
.
Но не смотря на непрерывные увеличения тока при уменьшении скорости от до 0 – нуля , момент двигателя, начиная с критической скорости
, уменьшается от значения критического
до пускового
.