Asynchronmotorbetrieb

Der Betrieb des Induktionsmotors wird grafisch ausgedrückt in Abhängigkeit von Drehzahl n2, Wirkungsgrad η, Nutzdrehmoment (Wellendrehmoment) M2, Leistungsfaktor cos φ und Statorstrom I1 von der Nutzleistung P2 bei U1 = const f1 = const.

Geschwindigkeitsverlauf n2 = f (P2). Die Rotorgeschwindigkeit des Induktionsmotors n2 = n1 (1 — s).

Folie s = Pe2 / Rem, d.h. Der Schlupf des Induktionsmotors und damit seine Drehzahl wird durch das Verhältnis der elektrischen Verluste im Rotor zur elektromagnetischen Leistung bestimmt. Unter Vernachlässigung der elektrischen Verluste im Rotor im Leerlauf können wir Pe2 = 0 und damit s ≈ 0 und n20 ≈ n1 annehmen.

Mit zunehmender Wellenbelastung Asynchronmotor das Verhältnis s = Pe2 / Pem nimmt zu und erreicht bei Nennlast Werte von 0,01 – 0,08. Dementsprechend ist die Abhängigkeit n2 = f (P2) eine leicht geneigte Kurve zur Abszissenachse. Wenn jedoch der aktive Widerstand r2 des Motorrotors zunimmt, nimmt die Steigung dieser Kurve zu. In diesem Fall nehmen Änderungen der Frequenz des Induktionsmotors n2 mit Schwankungen der Last P2 zu.Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass mit zunehmendem r2 ' die elektrischen Verluste im Rotor zunehmen.

Reis. 1. Betriebseigenschaften des Induktionsmotors

Abhängigkeit M2 = f (P2). Die Abhängigkeit des Nutzdrehmoments von der Welle des Asynchronmotors M2 von der Nutzleistung P2 wird durch den Ausdruck M2 = P2 / ω2 = 60 P2 / (2πn2) = 9,55P2 / n2 bestimmt,

wo P2 – Nutzleistung, W; ω2 = 2πf 2/60 ist die Kreisfrequenz der Drehung des Rotors.

Aus diesem Ausdruck folgt, dass, wenn n2 = const, der Graph M2 = f2 (P2) eine gerade Linie ist. Bei einem Induktionsmotor nimmt jedoch mit zunehmender Last P2 die Drehzahl des Rotors ab und daher steigt das Nutzmoment der Welle M2 mit zunehmender Last etwas schneller als die Last und daher gilt der Graph M2 = f (P2 ) hat eine krummlinige Form.

Reis. 2. Vektordiagramm eines Induktionsmotors bei geringer Last

Abhängigkeit cos φ1 = f (P2). Aufgrund der Tatsache, dass der Statorstrom des Induktionsmotors I1 eine reaktive (induktive) Komponente aufweist, die zur Erzeugung eines Magnetfelds im Stator erforderlich ist, beträgt der Leistungsfaktor von Induktionsmotoren weniger als eins. Der niedrigste Wert des Leistungsfaktors entspricht dem Leerlauf. Dies liegt daran, dass der Leerlaufstrom des Elektromotors I0 bei jeder Belastung praktisch unverändert bleibt. Daher ist der Statorstrom bei geringer Motorlast klein und größtenteils reaktiv (I1 ≈ I0). Infolgedessen ist die Phasenverschiebung des Statorstroms gegenüber der Spannung erheblich (φ1 ≈ φ0) und beträgt nur geringfügig weniger als 90 ° (Abb. 2).

Der Leerlaufleistungsfaktor von Induktionsmotoren beträgt normalerweise weniger als 0,2.Mit zunehmender Belastung der Motorwelle nimmt die aktive Komponente des Stroms I1 zu und der Leistungsfaktor steigt und erreicht den höchsten Wert (0,80 – 0,90) bei einer Belastung nahe der Nennlast. Eine weitere Erhöhung der Belastung der Motorwelle geht mit einer Abnahme des cos φ1 einher, was durch eine Erhöhung des induktiven Widerstands des Rotors (x2s) aufgrund einer Erhöhung des Schlupfes und damit der Frequenz von erklärt wird der Strom im Rotor.

Um den Leistungsfaktor von Induktionsmotoren zu verbessern, ist es äußerst wichtig, dass der Motor immer oder zumindest einen erheblichen Teil der Zeit mit einer Last nahe der Nennlast läuft. Dies lässt sich nur mit der richtigen Wahl der Motorleistung erreichen. Wenn der Motor längere Zeit unter Last läuft, ist es zur Erhöhung des cos φ1 ratsam, die dem Motor zugeführte Spannung U1 zu verringern. Bei Motoren, die beispielsweise mit einer Dreieckschaltung der Statorwicklung betrieben werden, kann dies dadurch erreicht werden, dass die Statorwicklungen wieder in Stern geschaltet werden, wodurch die Phasenspannung um einen Faktor abnimmt. In diesem Fall nimmt der Statormagnetfluss und damit der Magnetisierungsstrom um etwa einen Faktor ab. Zudem steigt der Wirkanteil des Statorstroms leicht an. All dies trägt zur Erhöhung des Leistungsfaktors des Motors bei.

In Abb. In Abb. 3 zeigt die Diagramme der Abhängigkeit von cos φ1, Asynchronmotor von der Last, wenn die Statorwicklungen in Stern (Kurve 1) und Dreieck (Kurve 2) geschaltet sind.

Reis. 3. Abhängigkeit des cos φ1 von der Belastung bei Anschluss der Statorwicklung des Motors mit Stern (1) und Dreieck (2)