Maximum koppelconditie van een asynchrone motor

In het artikel getiteld "Koppelvergelijking van een asynchrone motor" hebben we al het ontwikkelde koppel en de bijbehorende vergelijking bekeken. Nu zullen we de voorwaarden voor het maximale koppel van een asynchrone motor bespreken. Het in een asynchrone motor gegenereerde koppel hangt voornamelijk af van drie factoren: de grootte van de rotorstroom, de interactie tussen de rotor en de magnetische flux van de motor, en de cosinus phi van de rotor. De vergelijking voor de koppelwaarde tijdens het werken van de motor is als volgt:

De fasenhoek van de totale impedantie van het RC-netwerk ligt altijd tussen 0° en 90°. Impedantie stelt de tegenstand voor die een elektronisch circuitselement biedt aan de stroom. Wanneer de impedantie van de statorwinding als verwaarloosbaar wordt beschouwd, blijft E20 constant voor een gegeven voedingsspanning V1.

Het ontwikkelde koppel bereikt zijn maximale waarde wanneer de rechterkant van vergelijking (4) maximaal is. Dit gebeurt wanneer de waarde van de noemer, zoals hieronder weergegeven, gelijk is aan nul.

Laat,

Dus, het ontwikkelde koppel bereikt zijn maximale waarde wanneer de rotorweerstand per fase gelijk is aan de rotorspoelreactie per fase onder werkende omstandigheden. Door sX₂₀ = R₂ in te substitueren in vergelijking (1) krijgen we de uitdrukking voor het maximale koppel.

De bovenstaande vergelijking geeft aan dat de grootte van het maximale koppel onafhankelijk is van de rotorweerstand.

Als sM de slipwaarde aangeeft die overeenkomt met het maximale koppel, dan volgt uit vergelijking (5):

Daarom wordt de rotorsnelheid bij het punt van maximale koppel gegeven door de volgende vergelijking:

De volgende conclusies over het maximale koppel kunnen worden getrokken uit vergelijking (7):

• Onafhankelijkheid van de rotorweerstand: De grootte van het maximale koppel is onafhankelijk van de weerstand in het rotorcircuit.

• Omgekeerd evenredig met de rotorspoelreactie: Het maximale koppel varieert omgekeerd evenredig met de standstill reactie X20 van de rotor. Om het koppel te maximaliseren, moet X20 (en daarmee de rotorinductie) worden geminimaliseerd.

• Aanpasbaar via de rotorweerstand: Door de weerstand in het rotorcircuit aan te passen, kan het maximale koppel op elke doelslip of snelheid worden bereikt. Dit wordt bepaald door de rotorweerstand bij de slip sM = R2/X20.

• Vereiste rotorweerstand voor verschillende omstandigheden:

• Om het maximale koppel bij stilstand te bereiken, moet de rotorweerstand hoog zijn en gelijk zijn aan X20.

• Voor het maximale koppel onder werkende omstandigheden moet de rotorweerstand laag zijn.