Механические и электромеханические характеристики ЭД.

5. Расчет и построение механической характеристики АД по паспортным данным М_н, ω_н, ω₀, μ_п, μ_мах.

Механическую характеристику асинхронного электродвигателя рассчитывают по уточненной формуле Клосса

где , - рассчитываемый и максимальный моменты, Н-м; - коэффициент, Е = f(S); , - задаваемое значение скольжения и максимальное (критическое) скольжение (если не задано, то находится по формуле (2)), о.е.

где - кратность максимального момента электродвигателя; - номинальное скольжение, о.е.

Максимальный (критический) момент

где - номинальный момент, Н-м; - кратность максимального момента, о.е.

Номинальный момент

где - номинальная угловая скорость, рад/с.

где - синхронная частота вращения ротора, мин^-1; - синхронная угловая скорость, рад/с; - частота тока в сети, Гц; - количество пар полюсов.

Коэффициент Е

Ток холостого хода

Ток при максимальном (критическом) скольжении в относительных единицах

Номинальный ток I_н

Пересчет тока в именованные единицы

Графики механической и электромеханической характеристик имеют следующий вид

Выбор ЭД по мощности с учетом режима их работы S1, S2, S3.

Метод эквивалентной мощности используется, если известен график изменения мощности во времени, а также при выполнении условий применимости метода эквивалентного момента и постоянства скорости двигателя на всех участках рабочего цикла.

где Р_экв — эквивалентная по условиям нагрева мощность, определяемая как среднеквадратичная мощность двигателя за рабочий цикл.

Если выполняется приведенное выше условие, то при соблюдении указанных ранее условий нагрев двигателя не превысит допустимого уровня.

По характеру изменения нагрузки на валу работа двигателей подразделяется на восемь режимов, условно обозначенных S1...S8.

Регулирование частоты вращения АД.

Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости АД: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора за счет увеличения скольжения, поскольку n = n_o(1 - s). Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается. Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2...3): 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором.

Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора АД, позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U_1НОМ и статором электродвигателя включается регулятор напряжения (рис. 2).

При регулировании частоты вращения АД изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент М_крАД изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения U_рег (рис. 3), а скольжение от U_регне зависит.

Если момент сопротивления рабочей машины больше пускового момента электродвигателя (Мс > Мпуск), то двигатель не будет вращаться, поэтому необходимо запустить его при номинальном напряжении Uном или на холостом ходу. Регулировать частоту вращения короткозамкнутых АД таким способом можно только при вентиляторном характере нагрузки. Кроме того, должны использоваться специальные электродвигатели с повышенным скольжением. Диапазон регулирования небольшой, до nкр.

Для изменения напряжения применяют трехфазные автотрансформаторы и тиристорные регуляторы напряжения.

Так как частота вращения магнитного поля статора n₀ = 60f/р, то регулирование частоты вращения АД можно производить изменением частоты питающего напряжения fс. Для эффективного использования электродвигателя при частотном регулировании необходимо, чтобы с изменением частоты одновременно изменялось напряжение.

Схема частотного электропривода приведена на рис. 4, Механические характеристики АД при частотном регулировании — на рис. 5.

С уменьшением частоты f критический момент несколько уменьшается в области малых частот вращения. Это объясняется возрастанием влияния активного сопротивления обмотки статора при одновременном снижении частоты и напряжения. Частотное регулирование позволяет изменять частоту вращения в диапазоне (20...30) : 1. Частотный способ является наиболее перспективным для регулирования АД с короткозамкнутым ротором. Потери мощности при таком регулировании невелики, поскольку минимальны потери скольжения.

Ступенчатое регулирование скорости можно осуществить, используя специальные многоскоростные АД с короткозамкнутым ротором.

Из выражения n₀ = 60f/р следует, что при изменении числа пар полюсов р получаются механические характеристики с разной частотой вращения n₀ магнитного поля статора. Так как значение р определяется целыми числами, то переход от одной характеристики к другой в процессе регулирования носит ступенчатый характер. Существует два способа изменения числа пар полюсов. В первом случае в пазы статора укладывают две обмотки с разным числом полюсов. При изменении скорости к сети подключается одна из обмоток. Во втором случае обмотку каждой фазы составляют из двух частей, которые соединяют параллельно или последовательно. При этом число пар полюсов изменяется в два раза.

На рис. 6, а, б приведены схемы переключения с одинарной звезды на двойную и с треугольника на двойную звезду.

Регулирование скорости путем изменения числа пар полюсов экономично, а механические характеристики сохраняют жесткость. Недостатком этого способа является ступенчатый характер изменения частоты вращения АД с короткозамкнутым ротором. Выпускаются двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2; 8/4; 12/6. Четырехскоростной электродвигатель с полюсами 12/8/6/4 имеет две переключаемые обмотки.

8. Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока.

Двигатели постоянного тока получили широкое распространение и часто являются незаменимыми благодаря ценному свойству - возможности плавно и экономично регулировать частоту вращения в широких пределах.

Частота вращения якоря двигателя при любой схеме возбуждения определяется следующим выражением:n = (U - I(Rя - Rc))/СФ,
где Rc — сопротивление последовательной обмотки возбуждения (для двигателя параллельного возбуждения Rс = 0).

Это выражение показывает, что частота вращения двигателя зависит от напряжения сети, сопротивления цепи якоря и магнитного потока.
Частоту вращения регулируют путем изменения напряжения сети в том случае, когда источником электрической энергии двигателя является какой-либо генератор.
Для регулирования частоты вращения двигателя изменением сопротивления цепи якоря используют регулировочный реостат, включенный последовательно с якорем.
В отличие от пускового регулировочный реостат должен быть рассчитан на длительное прохождение тока. В сопротивлении регулировочного реостата происходит большая потеря энергии, вследствие чего резко уменьшается кпд двигателя.
Регулируют частоту вращения якоря двигателя изменением магнитного потока, который зависит от тока в обмотке возбуждения.
В двигателях параллельного и смешанного возбуждения для изменения тока включают регулировочный реостат, а в двигателях последовательного возбуждения для этой цели шунтируют обмотку возбуждения каким-либо регулируемым сопротивлением.
Последний способ регулирования частоты практически не создает дополнительных потерь и экономичен.

Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 679; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!