Operação do motor assíncrono

A operação do motor de indução é expressa graficamente nas dependências da velocidade n2, eficiência η, torque útil (torque do eixo) M2, fator de potência cos φ e corrente do estator I1 na potência útil P2 em U1 = const f1 = const.

Característica de velocidade n2 = f (P2). A velocidade do rotor do motor de indução n2 = n1 (1 — s).

Slide s = Pe2 / Rem, ou seja o escorregamento do motor de indução e, portanto, sua velocidade é determinada pela relação entre as perdas elétricas no rotor e a potência eletromagnética. Desprezando as perdas elétricas no rotor em marcha lenta, podemos tomar Pe2 = 0 e, portanto, s ≈ 0 e n20 ≈ n1.

À medida que a carga do eixo aumenta motor assíncrono a relação s = Pe2 / Pem aumenta, atingindo valores de 0,01 — 0,08 em carga nominal. Assim, a dependência n2 = f (P2) é uma curva ligeiramente inclinada em relação ao eixo das abcissas. No entanto, à medida que a resistência ativa do rotor do motor r2' aumenta, a inclinação dessa curva aumenta. Nesse caso, as mudanças na frequência do motor de indução n2 com flutuações na carga P2 aumentam.Isso é explicado pelo fato de que conforme r2' aumenta, as perdas elétricas no rotor aumentam.

Arroz. 1. Características de funcionamento do motor de indução

Dependência M2 = f (P2). A dependência do torque útil do eixo do motor assíncrono M2 na potência útil P2 é determinada pela expressão M2 = P2 / ω2 = 60 P2 / (2πn2) = 9,55P2 / n2,

onde P2 — potência útil, W; ω2 = 2πf 2/60 é a frequência angular de rotação do rotor.

Segue desta expressão que se n2 = const, então o gráfico M2 = f2 (P2) é uma linha reta. Mas em um motor de indução com aumento da carga P2, a velocidade do rotor diminui e, portanto, o momento útil do eixo M2 com o aumento da carga aumenta um pouco mais rápido que a carga e, portanto, o gráfico M2 = f (P2 ) tem uma forma curvilínea.

Arroz. 2. Diagrama vetorial de um motor de indução em baixa carga

Dependência cos φ1 = f (P2). Devido ao fato de que a corrente do estator do motor de indução I1 possui um componente reativo (indutivo) necessário para criar um campo magnético no estator, o fator de potência dos motores de indução é menor que a unidade. O valor mais baixo do fator de potência corresponde à marcha lenta. Isso é explicado pelo fato de que a corrente ociosa do motor elétrico I0 em qualquer carga permanece praticamente inalterada. Portanto, em baixas cargas do motor, a corrente do estator é pequena e altamente reativa (I1 ≈ I0). Como resultado, o deslocamento de fase da corrente do estator em relação à tensão é significativo (φ1 ≈ φ0), apenas ligeiramente inferior a 90 ° (Fig. 2).

O fator de potência sem carga dos motores de indução é geralmente menor que 0,2.À medida que a carga no eixo do motor aumenta, a componente ativa da corrente I1 aumenta e o fator de potência aumenta, atingindo o valor mais alto (0,80 — 0,90) em uma carga próxima à nominal. Um novo aumento na carga no eixo do motor é acompanhado por uma diminuição no cos φ1, o que é explicado por um aumento na resistência indutiva do rotor (x2s) devido a um aumento no escorregamento e, portanto, na frequência de a corrente no rotor.

Para melhorar o fator de potência dos motores de indução, é extremamente importante que o motor opere sempre, ou pelo menos uma parte significativa do tempo, com uma carga próxima à nominal. Isso só pode ser alcançado com a escolha correta da potência do motor. Se o motor funcionar sob carga por uma parte significativa do tempo, então, para aumentar o cos φ1, é aconselhável diminuir a tensão U1 fornecida ao motor. Por exemplo, em motores que operam quando o enrolamento do estator está conectado em delta, isso pode ser feito reconectando os enrolamentos do estator em estrela, o que fará com que a tensão de fase diminua por um fator. Neste caso, o fluxo magnético do estator e, portanto, a corrente de magnetização, diminui cerca de um fator. Além disso, o componente ativo da corrente do estator aumenta ligeiramente. Tudo isso contribui para aumentar o fator de potência do motor.

Na fig. 3 mostra os gráficos da dependência do cos φ1, motor assíncrono na carga, quando os enrolamentos do estator são ligados em estrela (curva 1) e delta (curva 2).

Arroz. 3. Dependência de cos φ1 na carga ao conectar o enrolamento do estator do motor com estrela (1) e delta (2)