Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Рабочие характеристики асинхронного двигателя – это зависимости ,
,
,
,
,
от полезной механической мощности
при постоянных напряжении
и частоте
. Типичные рабочие характеристики асинхронного двигателя представлены в относительных единицах на рисунке.
Рис. Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
При увеличении нагрузки, характеризуемой механической мощностью , изменяются ток
и угол
. Соответственно при увеличении
коэффициент мощности
изменяется от
при
до максимального
. Обычно максимальный коэффициент мощности
наблюдается при токе, близком к номинальному, который составляет 0,7–0,9. При уменьшении нагрузки до 0,5 он снижается примерно на 0,1.
Максимальный КПД двигателя соответствует режиму, в котором постоянные потери (
,
), мало зависящие от нагрузки, равны переменным потерям (
,
,
) изменяющимся при нагрузке, что аналогично трансформатору. Двигатель проектируется таким образом, чтобы максимальный КПД получался при некоторой недогрузке
в пределах 0,5–1,0. Тогда в этом диапазоне нагрузок КПД остается почти постоянным и составляет для общепромышленных двигателей 0,75–0,95.
При изменении нагрузки частота вращения двигателя изменяется незначительно от
до
, т.е. на несколько процентов. Поэтому асинхронный двигатель обладает «жесткой» механической характеристикой.
Скоростная характеристика . При увеличении полезной нагрузки на валу
скольжение
растет от нуля до
, составляющей 2–8 %. Поскольку
, то скоростная характеристика имеет небольшой наклон к оси абсцисс, ее форма близка к прямолинейной.
Зависимость определяется выражением
.
При изменении полезной нагрузки на валу до номинальной частота вращения
практически равна синхронной, поэтому момент
практически прямопропорционален мощности
.
Зависимость . Ток статора
всегда имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля, поэтому коэффициент мощности
асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода, когда
и
, и обычно не превышает 0,2. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока
и коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения 0,70–0,90 при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к уменьшению
, что вызвано ростом индуктивного сопротивления ротора.
КПД асинхронного двигателя максимален в режиме, при котором постоянные потери (
,
) равны переменным потерям (
,
,
). Двигатель проектируется таким образом, чтобы максимальный КПД получался при некоторой недогрузке
в пределах 0,5–1,0. В этом диапазоне нагрузок КПД остается почти постоянным и составляет для общепромышленных двигателей 0,75–0,95.