Operación de motor asíncrono
El funcionamiento del motor de inducción se expresa gráficamente en función de la velocidad n2, la eficiencia η, el par útil (par del eje) M2, el factor de potencia cos φ y la corriente del estator I1 de la potencia útil P2 en U1 = const f1 = const.
Característica de velocidad n2 = f (P2). La velocidad del rotor del motor de inducción n2 = n1 (1 — s).
Deslice s = Pe2 / Rem, es decir el deslizamiento del motor de inducción y por lo tanto su velocidad está determinada por la relación entre las pérdidas eléctricas en el rotor y la potencia electromagnética. Despreciando las pérdidas eléctricas en el rotor al ralentí, podemos tomar Pe2 = 0 y por lo tanto s ≈ 0 y n20 ≈ n1.
A medida que aumenta la carga del eje motor asíncrono la relación s = Pe2 / Pem aumenta, alcanzando valores de 0,01 — 0,08 a carga nominal. En consecuencia, la dependencia n2 = f (P2) es una curva ligeramente inclinada respecto al eje de abscisas. Sin embargo, a medida que aumenta la resistencia activa del rotor del motor r2', aumenta la pendiente de esta curva. En este caso, aumentan los cambios en la frecuencia del motor de inducción n2 con fluctuaciones en la carga P2.Esto se explica por el hecho de que a medida que aumenta r2' aumentan las pérdidas eléctricas en el rotor.
Arroz. 1. Características de funcionamiento del motor de inducción.
Dependencia M2 = f (P2). La dependencia del par útil del eje del motor asíncrono M2 de la potencia útil P2 está determinada por la expresión M2 = P2 / ω2 = 60 P2 / (2πn2) = 9.55P2 / n2,
donde P2 — potencia útil, W; ω2 = 2πf 2/60 es la frecuencia angular de rotación del rotor.
De esta expresión se deduce que si n2 = const, entonces la gráfica M2 = f2 (P2) es una línea recta. Pero en un motor de inducción con un aumento de la carga P2, la velocidad del rotor disminuye y por lo tanto el momento útil del eje M2 con un aumento de la carga aumenta un poco más rápido que la carga y por lo tanto la gráfica M2 = f (P2 ) tiene una forma curvilínea.
Arroz. 2. Diagrama vectorial de un motor de inducción a baja carga
Dependencia cos φ1 = f (P2). Debido al hecho de que la corriente del estator del motor de inducción I1 tiene un componente reactivo (inductivo) necesario para crear un campo magnético en el estator, el factor de potencia de los motores de inducción es menor que la unidad. El valor más bajo del factor de potencia corresponde al ralentí. Esto se explica por el hecho de que la corriente inactiva del motor eléctrico I0 en cualquier carga permanece prácticamente sin cambios. Por lo tanto, con cargas de motor bajas, la corriente del estator es pequeña y en gran parte reactiva (I1 ≈ I0). Como resultado, el desfase de la corriente del estator con respecto al voltaje es significativo (φ1 ≈ φ0), solo un poco menos de 90 ° (Fig. 2).
El factor de potencia sin carga de los motores de inducción suele ser inferior a 0,2.A medida que aumenta la carga en el eje del motor, aumenta el componente activo de la corriente I1 y aumenta el factor de potencia, alcanzando el valor más alto (0,80 - 0,90) con una carga cercana a la nominal. Un nuevo aumento de la carga sobre el eje del motor va acompañado de una disminución del cos φ1, que se explica por un aumento de la resistencia inductiva del rotor (x2s) debido a un aumento del deslizamiento y, por tanto, de la frecuencia de la corriente en el rotor.
Para mejorar el factor de potencia de los motores de inducción, es extremadamente importante que el motor funcione siempre, o al menos una parte significativa del tiempo, con una carga cercana a la carga nominal. Esto solo se puede lograr con la elección correcta de la potencia del motor. Si el motor funciona bajo carga durante una parte significativa del tiempo, entonces para aumentar el cos φ1 es recomendable disminuir la tensión U1 suministrada al motor. Por ejemplo, en motores que funcionan cuando el devanado del estator está conectado en triángulo, esto se puede hacer volviendo a conectar los devanados del estator en estrella, lo que hará que el voltaje de fase disminuya por un factor. En este caso, el flujo magnético del estator y, por lo tanto, la corriente de magnetización, disminuye en aproximadamente un factor. Además, el componente activo de la corriente del estator aumenta ligeramente. Todo esto contribuye a aumentar el factor de potencia del motor.
En la Fig. 3 muestra los gráficos de la dependencia de cos φ1, motor asíncrono de la carga, cuando los devanados del estator están conectados en estrella (curva 1) y triángulo (curva 2).
Arroz. 3. Dependencia del cos φ1 de la carga al conectar el devanado del estator del motor con estrella (1) y triángulo (2)
