Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Лекция № 2

«Электромеханические свойства электродвигателей постоянного

и переменного тока»

1.Механические характеристики электродвигателей

Механическая характеристика электродвигателя - это зависимость угловой скорости ЭД от момента на его валу: ω (М). У большинства ЭД (кроме синхронных) с увеличением нагрузки на валу угловая скорость уменьшается. Характер изменения угловой скорости дви­гателя с изменением момента сопротивления определяет жесткость механической характеристики. По степени жесткости различают механические характеристики трех видов (рис. 3): абсолютно жест­кие, жесткие и мягкие.

Абсолютно жесткие характеристики присущи синхронным дви­гателям (прямая 1). При изменяющемся моменте в пределах пере­грузочной способности угловая скорость этих ЭД не изменяется.

Жесткими характеристиками обладают ЭД постоянного тока параллельного возбуждения (наклонная прямая 2) и асинхронные электродвигатели в пределах рабочей части их характеристик (верхняя часть кривой 3). У этих ЭД при значительном изменении момента скорость изменяется в меньшей степени.

Мягкие характеристики свойственны ЭД постоянного тока по­следовательного (кривая 4), смешанного возбуждения (кривая 5) и

ЭД в системе Г-Д с противокомпаундной обмоткой. Механические характеристики этих ЭД таковы, что при небольшом изменении момента происходит значительное изменение их угловой скорости.

Степень жесткости механической характеристики является од­ним из основных электромеханических свойств ЭД.

Наряду с механическими характеристиками электромеханичес­кие свойства ЭД отражают также электромеханические характерис­тики, являющиеся одним из видов рабочих характеристик и пред­ставляющие собой зависимость угловой скорости ЭД от тока, протекающего по цепи его якоря или ротора: ω(I).

Механические и электромеханические характеристики ЭД разделяют на естествен­ные и искусственные.

Естественной характеристикой называется характеристика, со­ответствующая работе ЭД при номинальных параметрах питающей сети, нормальной схеме подключения к ней и при отсутствии добавочных сопротивлений в цепях электродвигателя.

Каждому ЭД присуща только одна естественная характеристика.

Искусственные характеристики получаются при питании ЭД от сети с напряжением или частотой, отличающимися от номинальных, или при включении в одну из цепей ЭД добавочного резистора, или если ЭД подключен к источнику тока, по необычной схеме.

Для каждого ЭД можно создать неограниченное количество искусствен­ных характеристик.

Работа на них происходит при пуске, регулиро­вании частоты вращения и торможении ЭД.31 ЭМ 08.09.14г.

2.Механические характеристики механизмов

При рассмотрении работы ЭД, приводящего в движение ме­ханизм, необходимо также принимать во внимание механическую характеристику механизма, ибо от степени их соответствия зависят условия эксплуатации двигателя.

Механической характеристикой механизма называется зависи­мость создаваемого им приведенного статического момента от угловой скорости ЭД: М(ω) 33ЭМ 05.09.14г.

По характеру этой зависимости большинство судовых механизмов можно разделить на две основ­ные группы (рис. 4):

1. Механизмы с не зависящим от угловой скорости статическим моментом (прямая 1). (крановая характеристика).

К этой группе механизмов от­носятся грузоподьемные лебедки, краны, лифты, поршневые насосы и компрессоры(рис 4).

2. Механизмы, у которых статический момент зависит от квадрата угловой скорости;

Механическая харак­теристика этих механизмов изображается в виде параболической кривой 2, не проходящей через начало координат. Их начальный статический момент обозначается через М₀ и обусловлен трением в подшипниках и другими потерями.

К механизмам, обладающим такой характеристикой, называемой вентиляторной, относятся вентиляторы, центробежные насосы и гребные винты.

Сравнивая механические характеристики, нетрудно увидеть, что для механизмов с характеристикой 1 необходимы ЭД, способные

Располагая механическими характеристиками ЭД и механизма, легко найти значение угловой скорости ЭД при установившемся режиме работы привода. Поскольку в этом режиме система при­вода находится в состоянии равновесия, т.е. М = М_с, очевидно, что установившаяся скорость будет определяться точкой пересечения механических характеристик. Например, для характеристики I дви­гателя (рис. 5. а) и характеристик 2 и 3 механизмов установившими­ся скоростями будут ω_с2 и ω_с3 Если же механические харак­теристики ЭД и механизма не пересекаются, то установившийся режим работы привода в таком случае невозможен. Следует иметь в виду, что не в любой точке пересечения характеристик работа ЭП может быть устойчивой. Например, на рис. 5,б механические характеристики ЭД и механизма пересекаются в точках установившегося режима ω_с и (ω_сштрих). Однако точка (ω_сштрих) соот­ветствует неустойчивому установившемуся режиму. Положительный динамический момент при уменьшении скорости и отрицательный при ее возрастании обеспечит возврат системы привода в точку ω_с.

Таким образом, вид механических характеристик ЭД и ме­ханизма существенно влияет на характер переходных процессов, и это необходимо принимать во внимание при эксплуатации ЭП.32ЭМ10.09.14г.

3. Двигательный и тормозной режимы

Анализ статической и динамической нагрузки ЭД показал, что в процессе работы вращающий момент, развиваемый ЭД, может быть для привода движущим или тормозным. Для ЭП также свойственны 2 направления вращения. Исходя из этого при изобра­жении механических характеристик ЭД в прямоугольной системе координат одно из направлений вращающего момента ЭД и его угловой скорости принимают условно положительным и откла­дывают положительное значение скорости вверх, а положительное значение момента - вправо от начала координат (рис. 6).

Так как мощность ЭД пропорциональна произведению момента и скорости, то, следовательно, при положительных значениях сомножителей мощность также положительна и направлена от ЭД к механизму. Этому режиму работы соответствует механическая характеристика ЭД, расположенная в первом квадранте. Мощность ЭД также будет положительна и направлена от ЭД к механизму при противоположных значениях момента и угловой скорости. Механическая характеристика ЭД, работающего при данном значении момента и скорости, расположена в третьем квадранте. Подобный режим, когда мощность передается от электродвигателя к механизму, называется двигательным. Для двигательного режима характерно, что момент сопротивления механизма в основном направлен против момента ЭД, а если направлен согласно, то имеет значительно меньшее значение по сравнению с вращающим мо­ментом ЭД. Большинство судо­вых ЭД работают только в дви­гательном режиме.

Если направление момента ЭД изменилось, например вслед­ствие изменения направления то­ка в его обмотках, а направление скорости осталось прежним, то мощность ЭД стала отрицатель­ной, направленной от механизма к ЭД. Когда электродвигатель развива­ет момент, который направлен против вращения привода, то такой режим называется тормозным. Тормозной режим возможен или при замедлении, когда движение в том же направ

34ЭМ10.0914г.

лении поддерживается посредством накопленной кинетической энергии, или вследствие каких-либо внешних сил, приложенных к приводу (например, подвешенный груз). Когда движение поддержи­вается благодаря накопленной кинетической энергии и направление вращения не изменяется, то благодаря тому, что изменил свое направление момент, работе ЭД будет соответствовать механи­ческая характеристика, расположенная в другом квадранте. На­пример, если двигательный режим соответствовал механической характеристике двигателя, расположенной в первом квадранте, то тормозной режим соответствует механической характеристике дви­гателя, расположенной во втором квадранте.

Аналогично двигательному режиму, обеспечиваемому механи­ческой характеристикой, расположенной в третьем квадранте, со­ответствует тормозной режим ЭД, механическая характеристика которого расположена в четвертом квадранте. Тормозной режим возникает и в том случае, когда при неизменном направле­нии момента ЭД под действием внешних сил меняется направление вращения (мощность ЭД также становится отрицательной и на­правлена от механизма к электродвигателю). Механические ха­рактеристики ЭД будут также расположены во втором и четвертом квадрантах. Подробно процессы электрического торможения будут рассмотрены ниже.

ДРУГОЙ ВАРИАНТ