Maximale Drehmomentbedingung eines Asynchronmotors

Im Artikel mit dem Titel "Drehmomentgleichung eines Asynchronmotors" haben wir bereits das entwickelte Drehmoment und die zugehörige Gleichung untersucht. Nun werden wir die Bedingung für das maximale Drehmoment eines Asynchronmotors diskutieren. Das in einem Asynchronmotor erzeugte Drehmoment hängt hauptsächlich von drei Faktoren ab: der Größe des Rotorstroms, der Wechselwirkung zwischen dem Rotor und dem magnetischen Fluss des Motors sowie dem Leistungsfaktor des Rotors. Die Gleichung für den Drehmomentwert während des Betriebs des Motors lautet wie folgt:

Der Phasenwinkel des Gesamtwiderstands des RC-Netzwerks liegt immer im Bereich von 0° bis 90°. Der Widerstand stellt den Widerstand dar, den ein elektronisches Schaltungselement dem Stromfluss entgegensetzt. Wenn der Widerstand der Statorwicklung als vernachlässigbar betrachtet wird, bleibt E20 bei einer gegebenen Versorgungsspannung V1 konstant.

Das entwickelte Drehmoment erreicht seinen maximalen Wert, wenn die rechte Seite der Gleichung (4) maximiert wird. Dies tritt ein, wenn der Wert des Nenners, wie unten gezeigt, gleich Null ist.

Sei,

Daher erreicht das entwickelte Drehmoment seinen maximalen Wert, wenn der Widerstand pro Phase des Rotors gleich dem Blindwiderstand pro Phase des Rotors unter Betriebsbedingungen ist. Durch Einsetzen von sX₂₀ = R₂ in Gleichung (1) ergibt sich der Ausdruck für das maximale Drehmoment.

Die obige Gleichung zeigt, dass die Größe des maximalen Drehmoments unabhängig vom Rotorwiderstand ist.

Wenn sM den Schlupfwert angibt, der dem maximalen Drehmoment entspricht, dann aus Gleichung (5):

Daher wird die Rotorgeschwindigkeit am Punkt des maximalen Drehmoments durch die folgende Gleichung gegeben:

Die folgenden Schlussfolgerungen bezüglich des maximalen Drehmoments können aus Gleichung (7) abgeleitet werden:

• Unabhängigkeit vom Rotorwiderstand: Die Größe des maximalen Drehmoments ist unabhängig vom Widerstand des Rotorkreises.

• Umgekehrt proportional zum Rotorblindwiderstand: Das maximale Drehmoment variiert umgekehrt proportional mit dem Blindwiderstand X20 des Rotors. Um das Drehmoment zu maximieren, sollte X20 (und damit auch die Rotorinduktivität) minimiert werden.

• Anpassbarkeit über den Rotorwiderstand: Durch Anpassen des Widerstands im Rotorkreis kann das maximale Drehmoment bei jedem gewünschten Schlupf oder Geschwindigkeitswert erreicht werden. Dies wird durch den Rotorwiderstand beim Schlupf sM = R2/X20 bestimmt.

• Erforderlicher Rotorwiderstand für verschiedene Bedingungen:

• Um das maximale Drehmoment im Stillstand zu erreichen, muss der Rotorwiderstand hoch sein und gleich X20 sein.

• Für das maximale Drehmoment unter Betriebsbedingungen sollte der Rotorwiderstand niedrig sein.