Funzionamento del motore asincrono

Il funzionamento del motore a induzione è espresso graficamente dalle dipendenze della velocità n2, dell'efficienza η, della coppia utile (coppia dell'albero) M2, del fattore di potenza cos φ e della corrente dello statore I1 dalla potenza utile P2 a U1 = const f1 = const.

Caratteristica di velocità n2 = f (P2). La velocità del rotore del motore asincrono n2 = n1 (1 — s).

Diapositiva s = Pe2 / Rem, cioè lo scorrimento del motore a induzione e quindi la sua velocità è determinato dal rapporto tra le perdite elettriche nel rotore e la potenza elettromagnetica. Trascurando le perdite elettriche nel rotore al minimo, possiamo assumere Pe2 = 0 e quindi s ≈ 0 e n20 ≈ n1.

All'aumentare del carico sull'albero motore asincrono il rapporto s = Pe2/Pem aumenta, raggiungendo valori di 0,01 — 0,08 a carico nominale. Di conseguenza, la dipendenza n2 = f (P2) è una curva leggermente inclinata rispetto all'asse delle ascisse. Tuttavia, all'aumentare della resistenza attiva r2' del rotore del motore, la pendenza di questa curva aumenta. In questo caso, aumentano le variazioni della frequenza del motore asincrono n2 con le fluttuazioni del carico P2.Ciò è spiegato dal fatto che all'aumentare di r2 ' aumentano le perdite elettriche nel rotore.

Riso. 1. Caratteristiche di funzionamento del motore a induzione

Dipendenza M2 = f (P2). La dipendenza della coppia utile dall'albero del motore asincrono M2 sulla potenza utile P2 è determinata dall'espressione M2 = P2 / ω2 = 60 P2 / (2πn2) = 9.55P2 / n2,

dove P2 — potenza utile, W; ω2 = 2πf 2/60 è la frequenza angolare di rotazione del rotore.

Da questa espressione segue che se n2 = cost, allora il grafico M2 = f2 (P2) è una retta. Ma in un motore a induzione con un aumento del carico P2, la velocità del rotore diminuisce e quindi il momento utile dell'albero M2 con un aumento del carico aumenta leggermente più velocemente del carico e quindi il grafico M2 = f (P2 ) ha una forma curvilinea.

Riso. 2. Diagramma vettoriale di un motore asincrono a basso carico

Dipendenza cos φ1 = f (P2). A causa del fatto che la corrente statorica del motore a induzione I1 ha una componente reattiva (induttiva) necessaria per creare un campo magnetico nello statore, il fattore di potenza dei motori a induzione è inferiore all'unità. Il valore più basso del fattore di potenza corrisponde al minimo. Ciò è spiegato dal fatto che la corrente a vuoto del motore elettrico I0 a qualsiasi carico rimane praticamente invariata. Pertanto, a bassi carichi del motore, la corrente dello statore è piccola e ampiamente reattiva (I1 ≈ I0). Di conseguenza, lo sfasamento della corrente di statore rispetto alla tensione è significativo (φ1 ≈ φ0), solo leggermente inferiore a 90 ° (Fig. 2).

Il fattore di potenza a vuoto dei motori a induzione è generalmente inferiore a 0,2.All'aumentare del carico sull'albero motore, la componente attiva della corrente I1 aumenta e il fattore di potenza aumenta, raggiungendo il valore più alto (0,80 — 0,90) a un carico vicino a quello nominale. Un ulteriore aumento del carico sull'albero motore è accompagnato da una diminuzione del cos φ1, che si spiega con un aumento della resistenza induttiva del rotore (x2s) dovuto ad un aumento dello scorrimento e, quindi, della frequenza di la corrente nel rotore.

Per migliorare il fattore di potenza dei motori a induzione, è estremamente importante che il motore funzioni sempre, o almeno per una parte significativa del tempo, con un carico vicino a quello nominale. Ciò può essere ottenuto solo con la scelta corretta della potenza del motore. Se il motore funziona sotto carico per una parte significativa del tempo, allora per aumentare il cos φ1 è consigliabile diminuire la tensione U1 fornita al motore. Ad esempio, nei motori che funzionano quando l'avvolgimento dello statore è collegato a triangolo, ciò può essere fatto ricollegando gli avvolgimenti dello statore a stella, il che farà diminuire di un fattore la tensione di fase. In questo caso, il flusso magnetico dello statore, e quindi la corrente di magnetizzazione, diminuisce di circa un fattore. Inoltre, la componente attiva della corrente dello statore aumenta leggermente. Tutto ciò contribuisce ad aumentare il fattore di potenza del motore.

Nella fig. 3 sono riportati i grafici della dipendenza del cos φ1, motore asincrono, dal carico, quando gli avvolgimenti statorici sono collegati a stella (curva 1) ea triangolo (curva 2).

Riso. 3. Dipendenza di cos φ1 dal carico quando si collega l'avvolgimento dello statore del motore con stella (1) e triangolo (2)