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 со = f(M).

Механическими характеристиками обладают также рабочие механизмы: о)с =/(Мс).

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

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (рис. 17.5). Уравнение механической характеристики имеет вид

где U — напряжение, приложенное к цепи якоря, В; Ф — магнитный поток, Вб; Дя, Яд — сопротивление якоря и добавочное в его цепи, Ом; к — конструктивные постоянные двигателя, к = pN/(2na), где р — число пар полюсов двигателя; N — число активных проводников якоря двигателя; а — число параллельных ветвей обмотки якоря.

Схема включения (о) и механические характеристики (б) двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения

Рис. 17.5. Схема включения (о) и механические характеристики (б) двигателя постоянного тока параллельного (независимого) возбуждения

Вращающий момент двигателя

ЭДС двигателя постоянного тока

При постоянном магнитном потоке Ф = const, полагая с = кФ, получим Е = ссо, В.

Тогда выражение для вращающего момента

Механическая характеристика е, полученная для условий Яд = О, Дв = 0, т.е. напряжение на якоре и магнитный поток двигателя равны номинальным значениям, называется естественной.

  • 1. Если Кл > О (RB = 0), то получаются искусственные —реостатные характеристики 1 и 2, проходящие через точку ю0— скорость идеального холостого хода машины. Чем больше Rv тем характеристики круче.
  • 2. Если изменять напряжение на зажимах якоря посредством преобразователя при условии, что Ra = 0 и RB = 0, то искусственные механические характеристики имеют вид 3 и 4 и проходят параллельно естественной, и тем ниже, чем меньше величина напряжения.
  • 3. При номинальном напряжении на якоре (Ra = 0) и уменьшении магнитного потока (RB > 0) характеристики имеют вид 5 и проходят тем выше естественной и круче ее, чем меньше магнитный поток.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 17.6). Уравнение механической характеристики имеет вид

или

где R — сопротивление обмотки последовательного возбуждения, Ом; а — коэффициент линейной зависимости (в первом приближении) магнитного потока от тока якоря.

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

Рис. 17.6. Схема включения (а) и механические характеристики (б) двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

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.

Асинхронный двигатель. Упрощенное уравнение механической характеристики имеет вид

где Мм — максимальный или критический момент двигателя, Н • м; s — скольжение; sM — критическое скольжение, соответствующее Мм.

Скольжение определяет меру отставания скорости вращения ротора со от синхронной скорости (oa магнитного поля статора:

Критическое скольжение

Максимальный момент определяется выражением

где Ri,R2 — активные сопротивления статора и приведенное роторной цепи, Ом; Хъ Х — индуктивные сопротивления статора и приведенное роторной цепи, Ом; L/ф — фазное напряжение, В.

Для практических расчетов, если неизвестны параметры двигателя, величину sM можно определить из уравнения механической характеристики, положив s = 5Н, а М = Мн.

Способы регулирования асинхронного двигателя представлены на рис 17.7.

Схемы включения асинхронного двигателя при регулировании скорости вращения

Рис. 17.7. Схемы включения асинхронного двигателя при регулировании скорости вращения:

а — изменением сопротивления роторной цепи; 6 — изменением напряжения, подводимого к статору; в — изменением частоты и напряжения, подводимого к статору

Синхронный двигатель (рис. 17.8). Механическая характеристика: М = const. Угловая характеристика:

где Е0 — ЭДС, наводимая в статоре, В; Хг — индуктивное сопротивление статора, Ом; 0 — угол нагрузки машины.

Схема включения

Рис. 17.8. Схема включения:

а — механическая; 6 — угловая; в — характеристики синхронного двигателя

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >