равновесие моментов было в точке А, то з'величение скольжения увеличит вращающий момент двигателя и он станет вновь равным тормозному, т. е. равновесие моментов восстановится. Если же равновесие моментов было в точке Б, то увеличение скольжения уменьшит вращающий момент, который будет оставаться всегда меньше тормозного, т. е. равновесие моментов не восстановится и скорость вращения ротора будет непрерывно уменьшаться до полной остановки двигателя.

Таким образом, в точке А машина будет работать устойчиво, а в точке Б устойчивая работа невозможна. Если перегрузить двигатель, т. е. приложить к его валу тормозной момент, больший максимального момента, то равновесия моментов не будет и ротор двигателя остановится.

Вращающий момент асинхронного двигателя зависит от напряжения питающей сети. При изменении напряжения в той же мере изменяется как амплитуда магнитного потока Фт, так и ток в роторе hs при том же скольжении. Так как вращающий момент двигателя пропорционален произведению Фткв, то отсюда следует, что вращающий момент пропорционален квадрату напряжения сети.

Если изменить активное сопротивление в роторе (например, включить реостат в цепь его фазной обмотки), то изменится как cosTJ32s, так и зависимость вращающего момента от скольжения.

При увеличении активного сопротивления в роторе максимальный момент, оставаясь постоянным по величине, перемещается в область больших скольжений (кривая б на рис. 3.14).

3.9. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимости числа оборотов ротора Пз, вращающего момента Мв, потребляемого тока h, коэффициента мощности созф1 и кпд т) от полезной мощности на валу машины Рг. Эти характеристики (рис. 3.15) снимаются при естественных условиях работы двигателя, т. е. напряжение t/i и частота тока сети /i остаются постоянными, а изменяются только нагрузка на валу двигателя.

При изменении нагрузки на валу двигателя от 2 = 0 до номинального значения Р2 = Рьз. число оборотов ротора rt2= i(l-S) =

=(1-5) уменьшается незначительно, так как при номинальной нагрузке скольжение 5 p c. 3.15. Рабочие характеристики Обычно не превышает 3-5%. асинхронного двигателя

Вращающий момент, развиваемый двигателем Л1в, уравновешен тормозным моментом на валу двигателя и моментом, идущим на преодоление механических потерь двигателя Мо, т. е.

При холостом ходе двигателя вращающий момент равен Мо и увеличивается с увеличением нагрузки на валу. За счет некоторого уменьшения скорости ротора кривая вращающего момента отклоняется вверх от прямой.

Коэффициент мощности % характеризует соотношение между активной и полной мощностями, потребляемыми двигателем из сети, величина его при синусоидальных напряжениях и токах численно равна косинусу угла ф1 сдвига фаз тока в обмотке статора А по отношению к напряжению: x = cos>i = PilY Ph + Qh-

При холостом ходе активная мощность Pi (расходуется на покрытие потерь в обмотке и сердечл'ике статора, а также механических потерь) мала, а реактивная, идущая на возбуждение магнитного поля, велика. Поэтому коэффициент мощности при холостом ходе мал (порядка 0,08-0,2). С увеличением нагрузки на валу активная мощность Pi возрастаег, а реактивная мощность практически остается постоянной. Поэтому коэффициент мош,ности также возрастает, достигая при нагрузке, близкой к номинальной, наибольших значений (0,75-0.85). Дальнейшее увеличение нагрузки сопровождается снижением скорости и существенным ростом токов в обмотках ротора и статора, что снижает коэффициент мощности из-за увеличения реактивной мощности.

Ток li при холостом ходе имеет малую активную и большую-реактивную составляющие. Поэтому увеличение активной составляющей тока прн малых нагрузках незначительно изменяет полный ток h. При больших нагрузках активная составляющая токов ротора и статора становится больше их реактивных составляющих, поэто.му изменение токов в роторе и статоре значительно.

Коэффициент полезного действия т| имеет такую же зависимость, что и в трансформаторе. При холостом ходе КПД равен нулю. Увеничение нагрузки на вал до определенного значения повышает КПД до максимального значения. Это значение соответствует равенству постоянных и переменных потерь (постоянные потери, не зависящие от нагрузки, складываются из механических потерь и потерь в стали статора; переменные потери - это потери в обмотках и добавочные потери). Дальнейшее увеличение нагрузки уменьшает КПД.

3.10. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Однофазные асинхронные двигатели очень широко применяются при небольших мощностях (до 1-2 кВт). Такой двигатель обличается от обычного трехфазного двигателя тем, что на статоре

его помещается однофазная обмотка. Поэтому любой трехфазный асинхронный двигатель может быть использован в качестве однофазного. Ротор однофазного асинхронного двигателя может иметь фазную или короткозамкнутую обмотку. Помещение на роторе однофазной обмотки нежелательно, так как при этом двигатель приобретает свойство одноосновного включения, т. е. при определенных условиях может работать со скоростью, примерно равной половине синхронной, что значительно меньше номинальной скорости.

Особенностью однофазных асинхронных двигателей является отсутствие начального или пускового момента, т. е. при включении такого двигателя в сеть ротор его будет оставаться неподвижным.

Если же под действием какой-либо внешней силы вывести ротор из состояния покоя, то двигатель будет развивать вращающий момент. Это объясняется тем, что однофазная обмотка статора при включении ее в сеть переменного тока создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве и изменяющееся во времени с частотой тока сети. Такое магнитное поле может быть представлено в виде двух вращающихся с одинаковыми скоростями в противоположных направлениях магнитных полей, имеющих одинаковые и неизменные амплитуды, меньше в два раза амплитуды пульсирующего поля, т. е. Фпр = Фобр = 0,5 Фт. Прямое и обратное вращающиеся магнитные поля имеют число оборотов в минуту, равное nj = 60 fi/p.

При неподвижном роторе прямое и обратное вращающиеся магнитные поля создают в обмотке ротора одинаковые ЭДС, под действием которых протекают одинаковые токи. Поэтому вращающие моменты, развиваемые взаимодействием вращающихся магнитных полей с токами в роторе, окажутся равными и противоположно направленными, так чго результирующий момент равен нулю.

Если с помощью постороннего усилия вращать ротор с некоторой скоростью П2, то магнитное поле, вращающееся в том же направлении (прямое), будет иметь число оборотов относительно ротора

пр = 1 - Пз = % - 1 (I - 5) = Stti,

а магнитное поле, вращающееся в противоположном направлении (обратное), будет иметь относительно ротора число оборотов

обр

= п^ + щ = п, + п^(\-8) = п^(2-8).

Эти магнитные поля, пересекая проводники обмотки ротора, создают в ней ЭДС, под действием которых в ней протекают токи. При этом ЭДС i:2iip и ток в роторе hnp, созданные прямым полем, имеют частоту меньше частоты тока сети, т. е. f2np = Sfi, а ЭДС 2 обр и токи /2 обр в роторе, созданные обратным полем, имеют частоту больше частоты тока сети, т. е. /2обр= (2-5)/i.