Что называется вращающимся моментом и чем определяется устойчивая работа асинхронного двигателя?

Асинхронный двигатель - это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию.

Вращающий момент асинхронного двигателя создается при взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами в проводниках обмотки ротора. Поэтому вращающий момент зависит как от магнитного потока статора Φ и от активной составляющейсилы тока в обмотке ротора I_2, т.е.I₂ cos φ ₂, где φ ₂ — фазный угол между ЭДС и током в обмотке ротора(почему составляющая: т.к. в создании вращающего момента участвует только активная мощность, потребляемая машиной из сети)

Так вращающий момент асинхронного двигателя определяется:M = CΦIφ ₂cos φ₂, где С — конструктивная постоянная машины, зависящая от числа ее полюсов и фаз, числа витков обмотки статора, конструктивного выполнения обмотки и принятой системы единиц.

Вращающий момент математически можно выразить через электромагнитную мощность машины: , где w₁=2pn₁/60 — угловая частота вращения поля.

В свою очередь, n₁=f₁60/Р, тогда

Подставим в формулу M₁ выражение Р_эм=Р_э2/S и, разделив на ускорение свободного падения=9,81, получим:

Под устойчивостью работы электродвигателя понимают способность двигателя восстанавливать установившуюся час­тоту вращения при кратковременных возмущениях (измене­ниях нагрузки, напряжения питающей сети и пр.).

Факторы, определяющие устойчивость:Возьмём условие равновесия моментов, приложенных к ротору двигателя: где Μ—э/м момент двигателя; М_ст — стати­ческий момент нагрузки (момент сопротивления механизма, приводимого во вращение, с учетом механических потерь в двигателе); JdΩ₂/dt—динамический момент, зависящий от момента инерции вращающихся масс J и ускорения ротора dΩ₂/dt.

При М = М_стускорение ротора т. е. ротор вращается с установившейся частотой, если М>М_ст, ротор ускоряется, а при М<М_ст— замедляется.

Устойчивость зависит от конкретных условий, при кото­рых работает электродвигатель, в частности от формы механических характеристик двигателя и приводимого им во вращение производственного механизма.

Графики дляопределения статической устойчивости асинхронногодвигателя

Рассмотрим работу асинхронно­го электродвигателя, у которого статический (нагрузочный) момент М_ст падает с увеличением частоты вращения (механическая характеристика 2). В этом случае условие М=М_ствыполняет­ся в точках А и В при значениях частоты вращения n_А и n_В. Однако в точке В двигатель не может работать устойчиво, т. к. при малейшем изменении момента М_ст (нагрузки) и возникающем в результате этого отклонении частоты вращения от установившегося значения появляется избыточный замедляющий или ускоряющий момент ±(М—М_ст), увеличивающий это отклонение. При работе машины в режиме, соответствующем точке В, т. е. на участке Μ—Π харак­теристики 1, это приводит к уменьшению электромагнитного момента М, т. е. к еще большему возрастанию разности М—М_ст. В результате ротор продолжает замедляться до полной остановки. При случайном уменьшении статического момента ротор начинает ускоряться, что приводит к даль­нейшему увеличению момента Μ и еще большему ускорению до тех пор, пока машина не переходит в режим работы, соответствующий точке А. При работе машины в режиме, соответствующем точке А, двигатель работает устойчиво, так как при случайном увеличении момента М_ст и замед­лении ротора (т. е. уменьшении частоты вращения п₂) электромагнитный момент Μ возрастает. Когда момент Μ станет равным новому значению М_ст, двигатель снова работает с установившейся, но несколько меньшей частотой вращения.

Таким образом, асинхронный двигатель при работе на участке С—Μ механической характеристики обладает, свойством внутреннего саморегулирования, благодаря которо­му его вращающий момент автоматически регулируется по закону М=М_ст. Это регулирование осуществляется за счет увеличения или уменьшения частоты вращения ротора п₂, т. е. система регулирования является статической.

Под устойчивостью работы электродвигателя понимают способность двигателя восстанавливать установившуюся частоту вращения при кратковременных возмущениях (изменениях нагрузки, напряжения питающей сети и пр.).

Устойчивость зависит от конкретных условий, при которых работает электродвигатель, в частности от формы механических характеристик двигателя и приводимого им во вращение производственного механизма.

Работа двигателя устойчива, если с увеличением частоты вращения п₂ статический момент М_стуменьшается медленнее, чем электромагнитный момент двигателя М. Это условие представим в следующем виде: dM/dn₂ <dМ_ст /dn₂ .