| Асинхронные двигатели - теория - Понятие момента | |
| 24.10.2012 21:40 | |
| Для начала вспомнить что в теории электродвигателей понимают под критическим моментом. Момент критический - это максимально возможный момент на валу электродвигателя при достижении которого электродвигатель останавливается.Подробнее про критический момент асинхронного двигателя.Для определения численного значения критического момента можно использовать формулу:Мкр = Мн*П где Мкр - критический моментМн - номинальный моментП - перегрузочная способность двигателяКак правило значение перегрузочной способности лижет в пределах от 2 до 3.Однако для нахождения значения критического момента можно предложить еще одну формулу. Рассмотрим формулу для расчета момента на валу электродвигателя:М = См*(U*U*R2*S)/(R2*R2+SX2*SX2)гдеМ - момент на валу электродвигателяСм - коэффициентU - подведенное напряжениеS - скольжениеR - активное сопротивлениеX - индуктивное сопротивление ротора сопротивлениеПроанализировав данную формулу на максимум можно получить следующую формулу для вычисления критического момента:Мкр = См*(U*U)/(2*X2)Так же можно приблизительно оценить критическое скольжение:Sкр=R/X2Таким образом видно что критический момент не зависит от активного сопротивления ротора. Однако величина критического момента прямопропорционально зависит от подводимого напряжения. При снижении напряжения снижается и величина критического момента асинхронного двигателя.Еще один подход для определения критического момента можно реализовать используя формулу Клосса:М/Мкр = 2/(S/Sкр+Sкр/S)эту формулу можно использовать когда известны значения критического и номинального скольжения и номинального момента.
|
www.i380.ru
В рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя.
Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент.
Вот перечень терминов, которые нам приходилось встречать в литературе:
Электромагнитный момент под которым понимают момент ротора двигателя возникающий при воздействии электромагнитного поля. Данный термин часто заменяют синонимами: вращающий момент или крутящий момент. На нашем сайте есть более полная статья про электромагнитный момент асинхронного двигателя.
Пусковой момент - это значение момента в момент трогания ротора. Данный момент в литературе часто называют моментом трогания или начальным пусковым моментом электродвигателя. Более полную информацию можно получить в материале про пусковой момент асинхронника.
Номинальный момент - значение момента создаваемое электромагинитным полем на валу двигателя при номинальных параметрах двигателя и номинальных внешинх условиях. Дополнительные сведения про термин номинальный момент можно получить в статье про асинхронные двигатели и их номинальный момент.
Под критическим моментом понимают наивысшее или максимльно возможное значение. В случае если момент нагрузки превысит величину критического момента, то двигатель остановится. Поэтому в литературе в качестве синонима встречается так же термин: максимальный вращающий момент электродвигателя переменного тока. Данный термин подробно рассмотрен в статье про критический момент асинхронного двигателя.
Тормозной момент - момент возникающий под действием электромагнитных сил на роторо асинхронного двигателя и противоположный по знаку вращающему моменту. Часто встречается в литературе термин синоним: тормозящий момент. Подробное обсуждение понятия тормозной момент асинхронного двигателя здесь.
Момент нагрузки, называемый еще и момент сопротивления - параметр относящийся к механической системе подключенной к валу асинхронного двигателя. Здесь более полный анализ термина момент сопротивления.
Другие статьи про момент электродвигателя на нашем сайте:
Нужно ли рассчитывать крутящий момент асинхронного двигателя?
www.i380.ru
Рассмотрим часть этой характеристики, соответствующая режиму двигателя, т.е. при скольжении, изменяющемся от 1 до 0. Обозначим момент, развиваемый двигателем при пуске в ход (S=1) как Мпуск. Скольжение, при котором момент достигает наибольшего значения, называют критическим скольжением Sкр, а наибольшее значение момента – критическим моментом Мкр. Отношение критического момента к номинальному называют перегрузочной способностью двигателя
Мкр / Mн = λ = 2 ÷ 3.
Из анализа формулы (*) на максимум можно получить соотношения для Мкр и Sкр
; 
.
Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора, но зависит от подведенного напряжения. При уменьшении U1 снижается перегрузочная способность асинхронного двигателя.
Из выражения (*), разделив М на Мкр, можно получить формулу, известную под названием «формула Клосса», удобную для построения M = f(S).
.
Если в эту формулу подставить вместо М и S номинальные значения момента и скольжения (Мн и Sн), то можно получить соотношение для расчета критического скольжения.
.
Участок характеристики (рис. 2.14), на котором скольжение изменяется от 0 до Sкр, соответствует устойчивой работе двигателя. На этом участке располагается точка номинального режима (Мн, Sн). В пределах изменения скольжения от 0 до Sкр изменение нагрузки на валу двигателя будет приводить к изменению частоты вращения ротора, изменению скольжения и вращающего момента. С увеличением момента нагрузки на валу частота вращения ротора станет меньше, что приведет к увеличению скольжения и электромагнитного (вращающего) момента. Если момент нагрузки превысит критический момент, то двигатель остановится.
Участок характеристики, на котором скольжение изменяется от Sкр до 1, соответствует неустойчивой работе двигателя. Этот участок характеристики двигатель проходит при пуске в ход и при торможении.
Под механической характеристикой принято понимать зависимость частоты вращения ротора в функции от электромагнитного момента n = f(M). Эту характеристику (рис. 2.15) можно получить, используя зависимость M = f(S) и пересчитав частоту вращения ротора при разных значениях скольжения.
Рис. 2.15
Так как S = (n0 - n) / n0, отсюда n = n0(1 - S). Напомним, что n0 = (60 f) / p – частота вращения магнитного поля.
Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе. Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда n = n0. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя, ее координаты Мн и nн. Точка 3 соответствует критическому моменту Мкр и критической частоте вращения nкр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя Мпуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным. Точка 1:
n0 = (60 f) / p, где: р – число пар полюсов машины; f – частота сети.
Точка 2 с координатами nн и Мн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:
здесь: Рн – номинальная мощность (мощность на валу).
Точка 3 с координатами Мкр nкр. Критический момент рассчитывается по формуле Мкр = Мн λ. Перегрузочная способность λ задается в паспорте двигателя nкр = n0 (1 - Sкр), 
, Sн = (n0 - nн) / n0 – номинальное скольжение.
Точка 4 имеет координаты n=0 и М=Мпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле
Мпуск = Мн λпуск, где: λпуск – кратность пускового момента задается в паспорте.
Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора (участок 1–3) мало зависит от нагрузки на валу. Это одно из достоинств этих двигателей.
На рис. 2.16 рассматривается совместная работа асинхронного двигателя с нагрузкой на валу. Нагрузочный механизм (рис. 2.16 а) соединяется с валом двигателя и при вращении создает момент сопротивления (момент нагрузки). При изменении нагрузки на валу автоматически изменяется частота вращения ротора, токи в обмотках ротора и статора и потребляемый из сети ток. Пусть двигатель работал с нагрузкой Мнагр 1 в точке 1 (рис. 2.16 б). Если нагрузка на валу увеличится до значения Мнагр 2, рабочая точка переместится в точку 2. При этом частота вращения ротора снизится (n2<n1), а возрастет вращающий момент (М2>М1). Снижение частоты вращения ротора приводит к увеличению скольжения, увеличению токов в обмотках ротора и статора, т.е. к увеличению потребляемого из сети тока.
