Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3. Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения
Выражение для механической характеристики ДПТ НВ
,
где
– напряжение якоря и обмотки возбуждения;
– конструктивный коэффициент;
– сопротивление якоря;
– момент на валу двигателя.
Первое слагаемое в правой части представляет собой скорость холостого хода двигателя
. Перепишем выражение механической характеристики в виде
,
где
- жесткость механической характеристики.
Механические характеристики ДПТ НВ для напряжений и
приведены на рис.
Характерными точками механической характеристики являются: точка холостого хода
,
и точка короткого замыкания
,
.
Режим короткого замыкания называется также пусковым режимом, поскольку является начальным при включении (пуске) двигателя.
Очевидно, что величина критического (пускового) момента является наибольшей для естественной механической характеристики (т.к. в этом случае в цепи якоря нет дополнительных сопротивлений и ток короткого замыкания ограничен только сопротивлением якоря, и, следовательно, является максимальным).
4. Механические характеристики асинхронных электродвигателей, их жёсткость
Момент АД можно определить по следующей формуле:
,
где
– число пар полюсов;
– число фаз обмотки статора;
– напряжение статора;
– частота напряжения статора;
s – скольжение;
– активное сопротивление обмотки статора;
– реактивное сопротивление индуктивности рассеяния статора (реактивное сопротивление, обусловленное потоком рассеяния);
– реактивное сопротивление индуктивности рассеяния неподвижной обмотки ротора, приведенное к числу витков статора;
– активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к числу витков обмотки статора.
– коэффициент приведения;
Полученное выражение представляет собой механическую характеристику АД в осях М – s, график которой приведен на рис. 4.
На механической характеристике выделяют: критический (максимальный) момент , критическое скольжение , номинальный момент и скольжение , , пусковой момент .
Отношение максимального момента к номинальному
определяет перегрузочную способность двигателя и называется кратностью максимального момента. У асинхронного двигателя нормального исполнения , причем большие значения относятся к двигателям с малым числом пар полюсов.
Отношение пускового момента к номинальному лежит в пределах
.
Жесткость механической характеристики АД в области точки номинального (паспортного) режима двигателя с координатами , может быть оценена следующим образом.
Жесткость механической характеристики АД
. Выражение позволяет оценить жесткость в пределах рабочего участка механической характеристики.
Поскольку у АД величина критического момента , то, следовательно, и жесткость пропорциональна квадрату действующего значения напряжения на обмотках статора. С этой точки зрения асинхронный двигатель уступает двигателю постоянного тока независимого возбуждения, у которого жесткость не зависит от напряжения якоря.
11. Способы регулирования скорости асинхронных двигателей
Из соотношения
следует, что существует два принципиально отличных друг от друга способа регулирования скорости АД: изменением скорости вращения электромагнитного поля статора и изменением скольжения s. В свою очередь, величина зависит от числа пар полюсов р и частоты напряжения статора . Для выявления причин изменения скольжения проанализируем выражение вращающего момента АД:
.
Очевидно, что при постоянных величинах числа пар полюсов p, частоты напряжения статора и вращающего момента М скольжение зависит от напряжения , а также активных и реактивных сопротивлений цепей статора и ротора.
Отсюда следует классификация практических способов регулирования скорости АД
18. Пуск в ход асинхронных двигателей
Основные требования, предъявляемые при пуске двигателей:
а) пуск по возможности должен осуществляться просто, без сложных пусковых устройств;
б) пусковой момент должен быть достаточным для приведения в движение исполнительного органа рабочей машины;
в) пусковые токи должны быть по возможности малыми для того, чтобы они не создавали чрезмерных динамических усилий на ИО РМ и превышения температуры обмотки двигателя.
Иногда к этим требованиям добавляются необходимость плавного пуска (например, в электроприводах лифтов), максимального пускового момента и другие.
Практически применяют следующие способы пуска:
а) прямой пуск;
Используется для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором малой и средней мощности. Последние обычно проектируются так, что при непосредственном подключении к сети не создаются опасные электродинамические усилия и нагрев обмоток.
б) понижение напряжения, подводимого к обмотке статора;
Используют для АД с короткозамкнутым ротором большой мощности, а также для АД средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях (мощность сети соизмерима с мощностью АД).
в) подключение секционированного пускового реостата (добавочного сопротивления) к обмотке ротора АД с фазным ротором.
Как было показано выше, при увеличении активного сопротивления цепи ротора растет критическое скольжение и пусковой момент. Полное сопротивление пускового реостата рассчитывается так, чтобы пусковой момент был равен критическому (максимальному). По мере разгона двигателя сопротивление реостата уменьшают, замыкая отдельные секции с помощью ключа. В конце пуска реостат полностью замкнут и двигатель переходит на работу на естественной механической характеристике
22. Способы пуска синхронного двигателя
Одним из основных недостатков СД являются его плохие пусковые свойства – при подключении обмоток статора и ротора к источникам питания двигатель не развивает пускового момента. За один период изменения токов в обмотках статора электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. магнитное поле статора будет подвергать ротор равным по величине, но противоположным по направлению механическим воздействиям. Ротор из-за своей инерционности не может разогнаться до синхронной скорости (когда направление механических воздействий на него одинаково) в течение одного полупериода питающего напряжения и остается неподвижным.
Таким образом, пуск СД состоит из двух этапов:
1) асинхронный разгон при отсутствии возбуждения () до величины подсинхронной скорости;
2) втягивание в синхронизм после включения тока в обмотку возбуждения. При этом необходимо, чтобы на подсинхронной скорости вращающий момент пусковой обмотки (момент втягивания в синхронизм ) был больше, чем момент сопротивления исполнительного органа рабочей машины.
В зависимости от соотношения мощности питающей сети и синхронного двигателя его пуск может происходить без ограничения пускового тока (прямой пуск) или с ограничением. В последнем случае СД подключается к сети через реакторы, автотрансформаторы или тириcторные устройства “мягкого” пуска.
27. Выбор мощности электродвигателей и их проверка по нагреву
Основное требование при выборе двигателя – соответствие его мощности условиям технологического процесса рабочей машины.
Последовательность действий при выборе двигателя:
а) расчет мощности и предварительный выбор двигателя;
б) проверка выбранного двигателя по условиям пуска и перегрузки;
в) проверка выбранного двигателя по нагреву.
Порядок расчета мощности зависит от режима работы двигателя.
Продолжительный режим S1
1. Ориентировочно определяется номинальный момент двигателя. Для нагрузочной диаграммы рис. 9
,
где
- коэффициент запаса.
В случае переменного момента нагрузки
.
2. Определяется номинальная скорость двигателя. Для тахограммы рис. 9
.
3. Определяется номинальная расчетная мощность двигателя
.
4. Из каталога выбирается двигатель ближайшей большей мощности и скорости.
5. Двигатель проверяется на перегрузочную способность по условиям пуска. Для этого строится зависимость вращающего момента двигателя от скорости
,
где
J – приведенный к валу двигателя момент инерции;
- время разгона двигателя.
Максимально-допустимый момент выбранного двигателя должен быть больше вращающего момента на участке разгона
.
Если последнее соотношение выполняется, то двигатель обеспечит требуемое ускорение на участке разгона; если нет, то необходимо выбирать двигатель большей мощности.
Асинхронные короткозамкнутые двигатели проверяются по пусковому моменту
,
где
- момент сопротивления исполнительного органа на нулевой скорости.
Порядок выбора мощности двигателя для остальных режимов работы приводится в справочной литературе.
Проверка по нагреву
Метод средних потерь является наиболее точным из известных. Он сводится к проверке условия
,
где
- средние потери за цикл работы двигателя;
- потери в номинальном режиме.
Если на отдельных участках цикла потери постоянны, то средние потери определяются как
.
Применение данного метода сдерживается сложностью расчета потерь.
Метод эквивалентного тока сводится к проверке условия
.
Эквивалентный ток - это такой неизменный по величине ток, который вызывает такой же нагрев двигателя, как и фактический ток, изменяющийся в соответствии с графиком нагрузки.
.
Если на отдельных участках цикла токи постоянны, то эквивалентный ток определяется как
.
Метод эквивалентного момента сводится к проверке условия
.
Эквивалентный момент – это такой постоянный момент нагрузки, который вызывает такой же нагрев двигателя, как и фактический момент, изменяющийся в соответствии с графиком работы механизма.
.
Если на отдельных участках цикла моменты постоянны, то эквивалентный момент определяется как
.