Механические свойства электродвигателей и способы регулирования частоты их вращения.

 

Механические свойства электродвигателей определяются, главным образом, их механическими характеристиками.

Механической характеристикой называют зависимость частоты вращения двигателя от развиваемого им на валу момента

Механическими характеристиками обладают также рабочие механизмы

Согласование механических характеристик рабочего механизма и двигателя - одна из важных задач выбора двигателя.

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (рис. 5)

Уравнение механической характеристики имеет вид

где U напряжение, приложенное к цепи якоря, В; Ф магнитный поток, Вб;7?я> Яд - сопротивление якоря и добавочное в его цепи, Ом; к - конструктивные постоянные двигателя,                

где р - число пар полюсов двигателя; N— число активных проводников якоря двигателя; а - число параллельных ветвей обмотки якоря.

Вращающий момент двигателя    

ЭДС двигателя постоянного тока  

При постоянном магнитном потоке пологая

 

Рис. 5. Схема включения {а) и механические характеристики (б) двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения

 

Тогда выражение для вращающего момента

1. Механическая характеристика е, полученная для условийRд=0, Rв=0, т. е. напряжение на якоре и магнитный поток двигателя равны номинальным значениям, называется естественной.

2. Если»Rд>0 (Rв=O),то получаются, искусственные - реостатные характеристики 1 и 2, проходящие через точку щ - скорость идеального холостого хода машины. Чем больше Rд, тем характеристики круче.

3. Если изменять напряжение на зажимах якоря посредством преобразователя при условии, что Rд =0 и Rв =0, то искусственные механичес­кие характеристики имеют вид 3 н 4 и проходят параллельно естественной и тем ниже, чем меньше величина напряжении.

4. При номинальном напряжении на якоре (Rд=0) и уменьшении магнитного потока (Rb>0) характеристики имеют вид 5 и проходит тем выше естественной и круче ее, чем меньше магнитный лоток.

 

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 6)

Уравнение механической характеристики имеет вид   или

гдеRов- сопротивление обмотки последовательного возбуждения, Ом, а коэффициент линейной зависимости (в первом приближении) магнитного потока от тока якоря.

б)

Регулирование частоты вращения двигателя осуществляют путем введения в цепь якоря дополнительного сопротивления. Чем оно больше по величине, тем круче проходят механические характеристики. Регулируют скорость также путем шунтирования якоря.

а)

Рис. 6. Схема включения (а) и механические характеристики (б) двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

 

Асинхронный двигатель

Упрощенное уравнение механическойхарактеристики имеет вид

где Мм максимальный или критический момент двигателя, Нм, s скольжение;

sMкритическое скольжение, соответствующее Нм

Скольжение определяет меру отставания скорости вращения ротора от синхронной скорости ω1 магнитного поля статора

 

Критическое скольжение

Максимальный момент определяется выражением

 

Где R1,R’2 активные сопротивления статора и приведенное роторной цепи,

Ом; Х1, X2’ индуктивные сопротивления статора и приведенное роторной цепи, Ом; Uф- фазное напряжение, В.

Для практических расчетов, если неизвестны параметры двигателя,

величину sMможно определить из уравнения механической характеристики,

положив s=sH, аМ=М Способы регулирования асинхронного двигателя

представлены на рис. 7

Синхронный двигатель (рис. 8) Механическая характеристика: М — const. Угловая характеристика: М = Mmax sin0; Мтах =3U1E0 /ωХ1, где Е0 - ЭДС, наводимая в статоре, В; Х1 -индуктивное сопротивление статора, Ом; 0 - угол нагрузки машины.

 

 

7.Регулирование скорости вращения электроприводов.

 

Регулирование1М называют преднамеренное изменение скорости вращения ЭП системой управления в целях реализации заданного алгоритма управления. Алгоритм управления - последовательность простых операций, приводящая к решению задачи управления. Показатели регулирования.

Диапазон регулирования - это отношение наибольшей скорости вращения, получаемой в ЭП, к наименьшей (рис. 9,а):

Плавность регулирования, определяемая как отношение скоростей на двух соседних ступенях регулирования:

, при этом

Плавность тем выше, чем К ближе к единице.

Стабильность скорости вращения при изменении нагрузки соответствует отношению приращения момента на данной характеристике к приращению скорости:

Стабильность тем выше, чем меньше изменение скорости при увеличении нагрузки на валу двигателя.

Потери энергии при регулировании в регулирующих элементах.

 

Рис 9. К определениям показателей регулирования скорости. Для их снижения регулирующие элементы избегают включать в главные цепи.

5. Допустимая нагрузка на валу двигателя, определяемая нагревом его обмоток и скоростью вращения двигателей с самовентиляцией. Различают регулирование скорости в двух зонах: с постоянным моментом I и с постоянной мощностью 2 (рис. 9, б).

6. Направление регулирования скорости вверх или вниз от основной (номинальной скорости).