Toshkent davlat texnika universiteti xalqaro ilmiy-texnik anjuman

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ 
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
97
где 
M
0 
– момент от сил трения, Н·м;
а 
– коэффициент,
; 
x = 
2 – для 
вентиляторов;
x = 
3 – для центробежных насосов. 
Механические характеристики для случая вентиляторной (насосной) 
нагрузки приведены на рис. 4. 
Рис.4. Механические характеристики асинхронного двигателя с 
регулированием напряжения статора и вентиляторном его моменте нагрузки. 
Поскольку со снижением скорости от 
ω
0
до 
момент 
сопротивления 
M
c
уменьшается примерно в квадрат раз от величины снижения 
скорости, то мощность потерь в обмотке ротора 
со снижением скорости 
растет в меньшей степени, чем при постоянной нагрузке. 
Скорости 
соответствующие 
установившимся 
режимам 
работы 
электропривода, можно определить графически по точкам пересечения механических 
характеристик асинхронного двигателя 
ω
=(
fM
)
 
и механической характеристики 
насоса ω=(
fM
c). Точки, соответствующие установившимся значениям скорости или 
скольжения 
S
н
, 
, 
могут соответствовать устойчивому или неустойчивому 
равновесию. 
Возникает вопрос об устойчивости работы электропривода с вентиляторной 
(насосной) нагрузкой при скольжении 
. 
Критерием устойчивости работы электропривода является выполнение условия 
неравенства
k
-k
, (2) 
где k
– жесткость механической характеристики двигателя в точке 
установившегося режима; 
k
βc = 
d
/ 
d
ω – жесткость механической 
характеристики механизма (насоса) в точке установившегося режима.[5] 
Жесткость механической характеристики насоса можно определить в виде 
аналитического соотношения из выражения (1) 
(3) 
Как следует из соотношения (3), жесткость насоса 
k
βc линейно 
увеличивается с ростом его скорости и во всем диапазоне регулирования скорости 
остается положительной. 
Для определения жесткости механической характеристики двигателя

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ 
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
98
M=
[
]
(4) 
преобразуем ее подставив в него значение скольжения
S=(
, 
получим: 
M=
[
(5) 
Тогда
d (
[
]
(6)
При известных параметрах насоса и двигателя значения 
k
βc
и 
kβ
достаточно 
просто определяются путем численного дифференцирования выражений (3) и (6) в 
математической системе Mathcad. 
Результаты расчетов 
kβc
и 
kβ
, а также их разность
kβc-kβ
, найденные для 
напряжения статора
U
11 
, представлены на рис. 4. 
Рис. 5. Зависимости жесткости характеристик асинхронного двигателя 
β
k 
и насоса 
βc
k 
от скорости 
Анализ графических зависимостей рис. 5 показывает, что условие (2) выполняется 
в окрестностях скорости 
ω
р1= 
ω
0
·(1- S
p1
)
. Поэтому вращение насоса при скольжении 
S
p1
будет устойчивым. 
Устойчивое вращение насоса со скольжениями большими 
S
k
при 
регулировании 
их 
скорости 
изменением 
напряжения 
подтверждается 
практическими исследованиями для различных типов насосов. 
Вывод. 
Особенность механической характеристики насоса позволяет ему 
работать на участке механической характеристики асинхронного двигателя со 
скольжениями, большими 
S
k
, что практически недостижимо для других видов 
нагрузок.
Однако работа асинхронного двигателя с большими скольжениями вызывает 
и большие потери в его роторе. Полные электромагнитные потери в асинхронном 
двигателе состоят из 
(7) 
где ∆
P
М1
– потери в меди статора, Вт; 
∆P 
М2
– потери в обмотке ротора, Вт; 

МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ 
АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЦИФРОВИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ И
ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ
99
∆P 
С1
– потери в стали статора, Вт. 
При работе на естественной характеристике эти потери определяются 
выражениями [4]: 
[
(
)
]
[
]
где
– номинальные потери в меди статора, Вт; 
– номинальные потери в обмотке ротора, Вт; 
– номинальные потери в стали 
статора, Вт; 
– суммарные потери в двигателе, Вт; 
– относительное значение момента статической нагрузки, о.е.; 
B 
– конструктивный коэффициент, зависящий от серии асинхронного двигателя, 
о.е. ,
B
=0,96 - 0, 98 – для серии асинхронных двигателей 4А. 
При работе на регулировочной характеристике, реализуемой за счет 
снижения напряжения обмотки статора, полные электромагнитные потери в 
асинхронном двигателе определяются в соответствии с выражениями: 
[
(
)
]
(
)
[ 
]
(13) 
Анализ выражений (8), (9), (10) показывает, что при работе на характеристике с 
пониженным напряжением увеличиваются потери в обмотке ротора ∆ 
P
м2, но 
уменьшаются потери в меди статора ∆
P
м1 и в стали статора ∆
P
c1 , но их 
соотношение таково, что общие электромагнитные потери ∆
P
эм при работе на 
характеристике с пониженным напряжением оказываются меньше, чем при работе 
на естественной характеристике. 
Таким образом, по литературным источникам [4,6] при регулировании скорости 
изменением напряжения для вентиляторной нагрузки (рис.4) удается снизить 
энергопотребление в 1,5 – 2 раза. Экономия электроэнергии будет тем больше, чем 
меньше момент двигателя, по сравнению с номинальным, и чем больше работает 
двигатель с недогрузкой. 

Download 9,23 Mb.