Активная мощность, потребляемая асинхронными двигателями

Активная мощность, потребляемая асинхронными двигателями при изменении напряжения в пределах 0,6—1,0, остается практически неизменной, но с понижением частоты уменьшается. Потребляемая асинхронными двигателями из сети реактивная мощность складывается из реактивной мощности намагничивания, определяемой характеристикой холостого хода, и реактивной мощности рассеяния:
Зависимость реактивной мощности намагничивания от напряжения и частоты приближенно определяется формулой, где п. > 2 -г- 4 (обычно п. = 2), а реактивной мощности рассеяния — формулой.
Пропорциональное изменение напряжения и частоты упрощает эти формулы.
Таким образом, потребляемая двигателями реактивная мощность с изменением напряжения и частоты меняется по сложному закону, но снижение напряжения при неизменной частоте всегда приводит к некоторому ее уменьшению. Более резкое снижение реактивной мощности возникает при одновременном снижении частоты и напряжения в системе. В обоих случаях это явление носит название «регулирующего эффекта нагрузки» и способствует увеличению запасов устойчивости асинхронных двигателей при аварийных режимах, связанных с снижением напряжения (см. ниже). Понимание данных положений чрезвычайно важно для работников эксплуатации. Методика расчета кривых.
У асинхронных двигателей, разрешающих соединение обмотки статора в звезду или в треугольник, после монтажа следует убедиться в правильности подключения обмотки статора. Ошибочное включение обмотки статора в звезду вместо треугольника приводит к тому, что напряжение, подводимое к статору, снижается в 3 раза. Двигатели могут не разворачиваться под нагрузкой, тормозиться в процессе работы, что будет вызывать серьезные осложнения при их эксплуатации. Специальное переключение обмоток статора двигателя с треугольника на звезду рекомендуется производить на механизмах с загрузкой не выше &3=0,4ч-0,5 с целью улучшения коэффициента мощности незагруженных двигателей.
В заключение остановимся на поведении двигателей во время несимметричных и неполно фазных режимов, появляющихся в питающей сети. Не симметрия подведенного к статору двигателя напряжения возникает в случае обрыва или короткого замыкания одной фазы в статоре, присоединения к той же сети значительных однофазных нагрузок и пр.
Математический анализ несимметричных режимов работы двигателей производится методом симметричных составляющих, с помощью которого действительные токи и напряжения могут быть разложены на составляющие прямой, обратной и нулевой последовательностей. Составляющие нулевой последовательности появляются только при несимметричных режимах, вызванных однофазными короткими замыканиями на землю.
Работа двигателя в несимметричных режимах ограничивается возможным изменением его механических характеристик и увеличением потерь в роторе, определяющих повышение его перегрева. В общем случае вращающий момент двигателя в несимметричном режиме равен -сумме вращающих моментов, обусловленных токами прямой и обратной последовательностей. Вращающий момент /иВР1, обусловленный системой токов прямой последовательности, положителен и обеспечивает нормальное вращение двигателя. Вращающий момент /пВр2, обусловленный системой токов обратной последовательности, отрицателен и тормозит вращение двигателя. Система токов нулевой последовательности вращающего магнитного поля не создает. Результирующий вращающий момент двигателя в несимметричных режимах—mBP2 обычно получается меньшим, чем в симметричных режимах его работы, уменьшение вращающего момента зависит от величины не симметрии напряжений, подведенных к зажимам двигателя.
Наиболее тяжелым случаем несимметричного режима работы двигателя является обрыв одной фазы обмотки статора, соединенной в звезду при незаземленной нейтрали. Токи статора в этом режиме при обрыве фазы А равны.
Приведенный ток ротора определяется суммой токов ротора прямой и обратной последовательностей и при неподвижном роторе равен нулю:
Вследствие этого пусковой момент двигателя оказывается равным нулю и двигатель не развернется. Пусковой ток, протекающий по обмоткам неповрежденных фаз статора, ниже пускового тока в симметричном режиме.
Длительное протекание такого тока представляет опасность для машины.
Если обрыв фазы произошел во время работы двигателя, то величина приведенного тока ротора уже будет отлична от нуля за счет неравенства приведенных сопротивлений прямой и обратной последовательностей ротора, и, если обусловленный им результирующий вращающий момент двигателя окажется выше момента сопротивления при данной нагрузке механизма, двигатель может продолжать работать. Следует учитывать, что вследствие увеличения общего реактивного сопротивления двигателя уменьшаются значения критического скольжения и кратности максимального момента. Опыт эксплуатации подтверждает, что двигатели, имеющие высокие кратности максимального момента, разрешают работу на двух фазах. При небольшой загрузке их скольжение практически не меняется, а при нагрузке, близкой к номинальной, скольжение возрастает почти в 2 раза.