Mechanische kenmerken van een inductiemotor bij verschillende modi, spanningen en frequenties

De mechanische kenmerken van inductiemotoren kunnen worden uitgedrukt als n = f (M) of n = e (I). De mechanische kenmerken van asynchrone motoren worden echter vaak uitgedrukt in de vorm van een afhankelijkheid M = f(S), waarbij C - glijdend is, S = (nc-n) / nc, waarbij ns - synchrone snelheid.

In de praktijk wordt een vereenvoudigde formule, de Kloss-formule genaamd, gebruikt voor de grafische constructie van de mechanische kenmerken:

hier: Mk - kritische (maximale) koppelwaarde. Deze momentwaarde komt overeen met de kritische slip

waarbij λm = Mk / Mn

De formule van Kloss wordt gebruikt om problemen op te lossen met betrekking tot elektrische aandrijving die wordt uitgevoerd met behulp van een inductiemotor. Met behulp van de Kloss-formule kunt u een grafiek maken van mechanische kenmerken volgens de paspoortgegevens van de inductiemotor. Voor praktische berekeningen moet alleen het plusteken in de formule worden meegenomen bij het bepalen van het kritieke moment voor de wortel.

Rijst. 1.Asynchrone motor: a - schematisch diagram, b - mechanische karakteristiek M = f (S) - natuurlijk in motor- en generatormodi, c - natuurlijke mechanische karakteristiek n = f (M) in motormodus, d - mechanische kenmerken van een kunstmatige reostaat, e — mechanische kenmerken voor verschillende spanningen en frequenties.

Eekhoornkooi-inductiemotor

Zoals te zien is op afb. 1, mechanische kenmerken van een inductiemotor in de kwadranten I en III. Het deel van de curve in het I-kwadrant komt overeen met een positieve slipwaarde en kenmerkt de bedrijfsmodus van de asynchrone motor, en in het III-kwadrant de generatormodus. De motormodus is van het grootste praktische belang.

De grafiek van de mechanische kenmerken van de motormodus bevat drie karakteristieke punten: A, B, C en kan voorwaardelijk worden verdeeld in twee secties: OB en BC (Fig. 1, c).

Punt A komt overeen met het nominale koppel van de motor en wordt bepaald door de formule Mn = 9,55•103•(Strn /nn)

Dit moment komt overeen nominale slip, die voor motoren met algemene industriële toepassing een waarde heeft in het bereik van 1 tot 7%, d.w.z. Sn = 1 - 7%. Tegelijkertijd hebben kleine motoren meer slip en grote minder.

Motoren met hoge slip bedoeld voor schokbelasting hebben n~15%. Dit zijn bijvoorbeeld enkele serie AC-motoren.

Punt C van de karakteristiek komt overeen met de initiële koppelwaarde die bij het opstarten op de motoras optreedt. Dit moment Mp wordt initieel of startend genoemd. In dit geval is de slip gelijk aan één en is de snelheid nul. Startkoppel het is eenvoudig te bepalen aan de hand van de gegevens van de referentietabel, die de verhouding van het startkoppel tot de nominale Mp / Mn laat zien.

De grootte van het startkoppel bij constante waarden van spanning en stroomfrequentie hangt af van de actieve weerstand in het rotorcircuit. In dit geval, aanvankelijk als de actieve weerstand toeneemt, neemt de waarde van het startkoppel toe en bereikt zijn maximum wanneer de actieve weerstand van het rotorcircuit gelijk is aan de totale inductieve weerstand van de motor. Vervolgens, naarmate de actieve weerstand van de rotor toeneemt, neemt de waarde van het initiële koppel af en neigt naar nul in de limiet.

Punt C (Fig. 1, b en c) komt overeen met een maximaal moment dat de motor kan ontwikkelen in het gehele toerentalbereik van n = 0 tot n = ns... Dit moment wordt het kritieke (of kantelende) moment Mk genoemd . Kritiek moment komt ook overeen met kritische slip Sk. Hoe kleiner de waarde van de kritische slip Sk, evenals de waarde van de nominale slip Сn, hoe groter de stijfheid van de mechanische eigenschappen.

De start- en kritieke momenten worden bepaald door de nominale. Volgens GOST voor elektrische machines met eekhoornkooimotor moet aan de voorwaarde Mn / Mn = 0,9 - 1,2, Mk / Mn = 1,65 - 2,5 worden voldaan.

Opgemerkt moet worden dat de waarde van het kritieke moment niet afhangt van de actieve weerstand van het rotorcircuit, terwijl de kritische slip Сk recht evenredig is met deze weerstand.Dit betekent dat met een toename van de actieve weerstand van het rotorcircuit de waarde van het kritieke moment ongewijzigd blijft, maar het maximum van de koppelcurve verschuift naar toenemende slipwaarden (Fig. 1, d).

De grootte van het kritische koppel is recht evenredig met het kwadraat van de spanning die op de stator wordt aangelegd en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de frequentie van de spanningen en de frequentie van de stroom in de stator.

Als bijvoorbeeld de aan de motor geleverde spanning gelijk is aan 85% van de nominale waarde, dan is de grootte van het kritische koppel 0,852 = 0,7225 = 72,25% kritisch koppel bij nominale spanning.

Het tegenovergestelde wordt waargenomen bij het veranderen van de frequentie. Als bijvoorbeeld een motor die is ontworpen om te werken met een stroomfrequentie van = 60 Hz, een voedingsstroom met een frequentie van = 50 Hz, dan zal het kritieke moment binnenkomen bij (60/50)2=1,44 keer groter dan de officiële waarde zijn frequentie (Fig. 1, e).

Het kritieke moment kenmerkt de momentane overbelastingscapaciteit van de motor, dat wil zeggen, het geeft aan welk moment (in enkele seconden) van overbelasting de motor kan weerstaan ​​zonder schadelijke gevolgen.

Het gedeelte van de mechanische karakteristiek van nul tot de maximale (kritische) waarde (zie Fig. 1, biv) wordt het stabiele deel van de karakteristiek genoemd, en het gedeelte BC (Fig. 1, c) - het onstabiele deel.

Deze verdeling wordt verklaard door het feit dat op het toenemende deel van de OF-kenmerken met toenemende slip, d.w.z. naarmate de snelheid afneemt, neemt het door de motor ontwikkelde koppel toe.Dit betekent dat naarmate de belasting toeneemt, dat wil zeggen, naarmate het remkoppel toeneemt, het toerental van de motor afneemt en het daardoor toegenomen koppel toeneemt. Wanneer de belasting daarentegen afneemt, neemt de snelheid toe en neemt het koppel af. Naarmate de belasting verandert over het hele bereik van het stabiele deel van de karakteristiek, veranderen de rotatiesnelheid en het koppel van de motor.

De motor kan niet meer ontwikkelen dan het kritische koppel en als het remkoppel groter is, moet de motor onvermijdelijk stoppen. Een engine rollover gebeurt, zoals ze zeggen.

Een mechanische karakteristiek bij constante U en I en de afwezigheid van extra weerstand in het rotorcircuit wordt een natuurlijke karakteristiek genoemd (kenmerk van een kooianker-inductiemotor met een gewikkelde rotor zonder extra weerstand in het rotorcircuit). Kunstmatige of reostatische kenmerken worden die genoemd die overeenkomen met de extra weerstand in het rotorcircuit.

Alle startkoppelwaarden zijn verschillend en zijn afhankelijk van de actieve weerstand van het rotorcircuit. Schuifregelaars van verschillende grootte komen overeen met hetzelfde nominale koppel Mn. Naarmate de weerstand van het rotorcircuit toeneemt, neemt de slip toe en neemt dus de snelheid van de motor af.

Door de opname van actieve weerstand in het rotorcircuit wordt de mechanische karakteristiek in het stabiele deel uitgerekt in de richting van toenemende slip, evenredig met de weerstand.Dit betekent dat het motortoerental aanzienlijk begint te variëren afhankelijk van de asbelasting en de harde karakteristiek zacht wordt.