Влияние изменения частоты напряжения источники питания на механические характеристики асинхронной машины

Для изменения частоты напряжения, подводимого к обмотке ста­тора асинхронной машины, применяются электромашинные и тиристорные преобразователи частоты.

Как влияет частота напряжения источника питания на механи­ческие характеристики асинхронной машины?

Известно, что угловая скорость вращения магнитного поля асинхронной машины пропорциональна частоте источника питания f₁

ω=2πf₁/p.

В таком случае и скорость идеального холостого хода асинхронной машины, которой соответствует точка пересечения механической ха­рактеристики с осью ординат, пропорциональна частоте ω=ω₁. Пропорционально частоте изменяются индуктивные сопротивления об­моток статора и ротора x=2πf₁L.

Пусть напряжение источника питания, подводимое к обмотке статора асинхронной машины, остается величиной постоянной, равной номинальному значению U₁=U_1НОМ. С целью уменьшения весогабаритных показателей асинхронные машины проектируются насыщенными. В этом случае в соответствии с выражением U₁≈E₁=4,44f₁w₁ Ф_m=const возможно только увеличение частоты, что вызывает соответствующее уменьшение магнитного потока. Так как угловая скорость и индуктивные сопротивления входят в знаменатель выражения для электромагнитного момента (56), то момент асинхронного двигателя с увеличением частоты будет уменьшаться. Увеличение индуктивных сопротивлений обмоток статора и ротора x_K=x₁+x₂’ при увеличении частоты приводит к уменьшению то­ков в обмотках и уменьшению критического скольжения (52), (53), (57). Как влияет изменение частоты на энергетические показатели асинхронной машины? Коэффициент мощности заметно уменьшается с уменьшением частоты и возрастает при ее увеличении от номинального значения. На потери в стали с одной стороны влияет увеличе­ние частоты, а с другой стороны уменьшение магнитного потока. Электрические потери в обмотке ротора растут пропорционально квадрату частоты, а потери в обмотке статора зависят от соотношения между токами I₁₀ и I₂’, из которых I₁₀ уменьшается с возрас­танием частоты, a I₂’ возрастает. В целом потери в двигателе растут, но растет и полезная мощность

P_МЕХ=ωМ=2πnM.

Таким образом КПД двигателя мало изменяется при изменении частоты.

На ряс.12 представлено семейство механических характеристик асинхронной машины при изменении частоты источника питания. Ис­следование характеристик показывает, что увеличение частоты, с одной стороны, приводит к пропорциональному увеличению скорости, что может быть использовано в регулируемых электроприводах, но с другой стороны, приводит к значительному уменьшению критического момента т.е. перегузочной способности. Поэтому на практике исполь­зуют одновременное изменение и частоты и напряжения источника пи­тания, например, по закону U₁ / f=const.

f₁₁<f₁₂<f₁₃ Рис.12. Механические характеристики асинхронной машины при изменении частоты источника питания.