17.5 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

Механическими характеристиками обладают также рабочие механизмы

Согласование механических характеристик рабочего механизма и двигателя – одна из важнейших задач выбора двигателя.

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (рис. 17.5) Уравнение механических характеристик имеет вид

, рад/с,

Где U – напряжение, приложенное к цепи якоря, В; Ф – магнитный поток, Вб; , - сопротивление якоря добавочное в его цепи, Ом;

k – конструктивные постоянные двигателя,

где p – число пар полюсов двигателя; N – число активных проводников якоря двигателя; - число параллельных ветвей обмотки якоря.

Вращающий момент двигателя

, Нм.

ЭДС двигателя постоянного тока

, В.

При постоянном магнитном потоке Ф=const пологая ,

, В

Тогда выражение для вращающего момента

, Нм.

1. Механическая характеристика , полученная для условий т.е. напряжение на якоре и магнитный поток двигателя равны номинальным значениям, называется естественной.

2. Если ( ), то получаются искусственные – реостатные характеристики 1 и 2, проходящие через точку - скорость идеального холостого хода машины. Чем больше , тем характеристики круче.

3. Если изменять напряжение на зажимах якоря посредством преобразователя при условии, что и , то искусственные механические характеристики имеют вид 3 и 4 и проходят параллельно естественной и тем ниже, чем меньше величина напряжения.

4. При номинальном напряжении на якоре ( ) и уменьшении магнитного потока ( ) характеристики имеют вид 5 и проходят тем выше естественной и круче её, чем меньше магнитный поток.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения (рис. 17.6)

Уравнение механической характеристики имеет вид

рад/с

или

рад/с

где - сопротивление обмотки последовательного возбуждения, Ом, - коэффициент линейной зависимости (в первом приближении) магнитного потока от тока якоря

Регулирование частоты вращения двигателя осуществляют путём введения в цепь якоря дополнительного сопротивления. Чем оно больше, тем круче проходят механические характеристики. Регулируют скорость также путём шунтирования якоря.

Асинхронный двигатель

Упрощённое уравнение механической характеристики имеет вид

,

где - максимальный или критический момент двигателя, Нм; s – скольжение; - критическое скольжение, соответствующее .

Скольжение определяет меру отставания скорости вращения ротора от синхронной скорости магнитного поля статора

, рад/с.

Критическое скольжение

.

Максимальный момент определяется напряжением

,

где - активные сопротивления статора и приведённое роторной цепи, Ом; - индуктивные сопротивления статора и приведённое роторной цепи, Ом; - фазное напряжение, В.

Для практических расчётов, если неизвестные параметры двигателя, величину можно определить из уравнения механической характеристики, положив , .

Способы регулирования асинхронного двигателя представлены на рис. 17.7

Синхронный двигатель (рис. 17.8)

Механическая характеристика: M=const.

Угловая характеристика: где - ЭДС, наводимая в статоре, В; - индуктивное сопротивление статора, Ом; - угол нагрузки машины.