Механич характеристика асинхронного двигателя

Явл характеристика вращ n2=f(M) Электромагнитный момент (1), где Ф - магнитный поток создаваемый обмоткой статора, - ток наводимый в обмотках ротора, - сдвиг по фазе между наведённой ЭДС и током в обмотках ротора. (2); (3)

R2, L2 - сопротивление и индуктивность обмоток ротора. С увеличением мех момента на валу двига С возрастает двигатель начинает тормозиться. При больших скоростях <<R2 поэтому ≈ const. С уменьшением скорости двига значение увелич. Магнитное поле статора ( скорость которого неизменна) быстрей вращ чем ротор. Это приводит к росту ЭДС с соотв тока и согласно формуле (1) увелич и компенсирует повышение мех момента на валу двигателя. Новое устойчивое сост двигателя возникает при меньшей скорости двигателя при нагрузках на валу двигателя, когда S достигает значений при которых R2≈ при дальнейшей нагрузке согласно выражениям (2) и (3) и начинает уменьшаться и электромагнитный момент не будет уравновешивать мех момент на валу двигателя. Режим двигателя становится неустойчивым, двигатель останавливается.

Рабочие характеристики двигателя

=> ; - соотв P2=0, при х.х. Затрачивается на трение подшипника , где - потери на обмотках двигателя, потери потока рассеяния энергии, потери на трение, потери в магнитопроводах двигателя. При малых значениях P2< КПД растёт практически пропорционально мощности. В усл работы P2 ~ КПД замедляется и может падать.

Двигатель постоянного тока. Конструкция Предназначен для преобразования электрической энергии в механическую. Основные части станина и якорь. Якорь и станина выполняются из листов стали для уменьшения потерь в магнитопроводе. Питание на якорь подаётся через устройство - коллекторно-щёточный механизм. Коллектор представляет собой медные пластины изолиованные друг от друга и от вала двигателя. По коллектору скользят щётки через которые подаётся энергия к обмотке якоря, концы которой соед с медными пластинами коллектора. Недостатком двигателя пост тока по отношению к асинхронному двигателю явл сложность конструкции из -за наличая коллекторно-щёточного механизма. Достоинство - возможность широкого регулирования скорости.

Принцип работы При подаче напряжения на обмотке станины внутри возникает поле. Поле взаимодействует с током обмоток якоря в результате возникает сила Ампера. , где B-индукция, l-длина обмоток якоря, I-ток якоря. В результате на валу двигателя возникает вращ момент и якорь приходит в движение. При пуске двигателя необходимо преодолеть инерцию якоря и вала. Для преодоления необходимы значительная сила ампера и соотв энергия сети. Пусковой ток в двигателе может превышпть в 10-20 раз в норм режиме работы, допускается двукратное превышение. Для ограничения пусковых токов в цепи обмоток якоря и станины вкл доп сопротивления. Различают следующие схемы включения: Для уменьшения пусковых токов сопротивление Rп max (обмотки якоря имеют маленькое сопротивление). Сопротивление обмоток возбуждения значительно больше. По мере разгона двигателя сопр Rп уменьшается и в номинал режиме = 0. Ток в цепи якоря ограничивается противоЭДС Eя. При работе двигателя в результате электро магнитной индукции в ней наводится ЭДС Eя. Согласно правилу Ленца направление ЭДС противоположно напряж и уменьшает I_s.

Регулировочные характеристики Возбуждаемое ЭДС в обмотках якоря опр выражение (1), где - коэффициент опр конструкцикй двигателя, Ф - магнитный поток созд обмотками двига, n-скорость двигателя. - момент созд на валу двигателя. (2) Запишем второй закон Кирхгофа для цепи якоря. Прилож напряж U уравновешивается ЭДС якоря (3); (4) Используя (1) из (4) (5) Из (5) следует, что скорость двиг можно регулировать изменением тока возбуждения. Рассмотрим зависимость скорости от фуекции тока возбуждения. Характеристика имеет вид: С уменьшением тока возбуждения уменьшается магнитный поток Ф. Ф↓ и Е_Я↓ С уменьшением противо ЭДС начинает возрастать ток якоря и вмессте с этим возрастает электромагнитный момент на валу якоря. Это приводит к росту скорости двигателя, а с увеличением скорости двигателя начинает увеличиваться Е_Я , что приводит к уменьшению тока якоря, новый установившийся режим будет возникать при большей скорости двигателя.

В режиме холостого хода нагрузка на валу двигателя практически отсутствует. Поэтому для создания электромагнитного потока требуются малые значения тока якоря. Поэтому в режиме х.х. при малых значениях тока _Я уравнение (5) имеет вид: (6) Из 6 следует, что с уменьшением тока возбуждения скорость n→∞(двигатель идет в разнос), поэтому двигатели постоянного тока не включают на х.х. Механические характеристики двигателя. Имеем: , Запишем используя данное выражение 9 Для 5 имеем: (5’) Механическая характеристика для схемы с // возбуждением имеет С увеличением момента на валу двигателя n↓ Одной из схем питания двигателя является последовательная схема возбуждения. Линия (1) для // схемы возбуждения, линия 2 для последовательной. Зависимость близка к гиперболе т.к. с изменением нагрузки изменяется ток возбуждения и зависимость получается в виде гиперболы. Рабочие характеристики двигателя. Одной из характеристик двигателя является КПД. Определяется так же как и для асинхронного двигателя. Где Р₂ – полезная мощность на валу двигателя Р_∑ - все что теряется на участках . Характеристика имеет вид: 1-КПД, 2-момент

Электромагнитное поле. Основные понятия Электромагнитным полем называют совокупность электрического и магнитных полей взаимосвязанных и обуславливающих друг друга. Обладает свойством: А) имеет массу Б) обладает давлением В) может переходить в другие виды энергии Г) представляет собой особый вид материи. Дифференциальная форма уравнений Максвелла. Состоит из 4-рех уравнений (1) (2) (3) (4) Где D – вектор электрической индукции, j- плотность тока проводимости, ρ- объёмная плотность заряда, Е- напряженность электрического поля. Из (1) следует, что источником магнитного поля служитток проводимости Из (2) следует, что любое изменяющееся магнитное поле вызывает вихревое электрическое поле. (Закон электромагнитной индукции) Из (3) следует, что магнитные силовые линии замкнуты сами на себя и уходят в ∞. Из (4) источником эл. Поля являются заряды. Данные 4 уравнения доп. 3-я материал. Уравнениями (5), где σ-проводимость (6) , (7) где - диэлектрическая постоянная поля описывает изм. Поле в некоторой точке пространства. Комплексная форма уравнений Максвелла Для описания ЭМП по поверхности исп. Интегральная формула ур-ий Максвелла. В интегральные и диф. Формы входит время. Для расчета чаще исп. Комплексная форма в ур-ие которой не входит время. Возьмем , где - амплитуда, φ- нач. фаза напряженности магнитного поля. , где -амплитуда магнитного поля. Представим значения Е и Н в комплексной форме:

(3) (4) Полученные (3) и (4) подставим в (1) и (2) ур-ие в диф. форме . (5) (6) УР-ие (5) и (6) в результате исп. Материальных ур-ий (5), (6), (7) rot-функция координат, не зависит от времени, поэтому сомножитель можно вынести за знак ротора и после сокращения левой и правой части (5) и (6) получаем (7) (8) Ур-ия (3), (4) диф. формы Максвелла имеют вид (9) (10) Полученные ур-ия 7,8,9,10 предствавл собой комплексную форму ур-ий Максвелла, не содержат время.