Частота вращения двигателя и её регулирование

Воспользовавшись тем, что Е = с_епФ, уравнение можно записать в виде

откуда

Частота вращения двигателя постоянного тока пропорциональна подводимому к двигателю напряжению и обратно пропорциональна магнитному потоку. Отсюда следует, что для регулирования частоты вращения двигателя можно изменять напряжение источника питания U, магнитный поток Ф машины путем изменения тока возбуждения или сопротивление цепи якоря .

Потери мощности

В процессе преобразования энергии в машинах постоянного тока часть энергии преобразуется в теплоту и рассеивается в машине. По­тери мощности бывают следующие:

электрические P_п.пр – это потери на нагрев проводов обмоток якоря, добавочных полюсов, возбуждения и др. В каждой обмотке электрические потери пропорциональны квадрату тока: , где I – ток в обмотке; R – ее сопротивление. При этом в сопротив­ление обмотки якоря включается сопротивление щеточного контакта, а в сопротивление параллельной обмотки возбуждения – сопротив­ление регулировочного реостата R_pв;

потери в стали магнитопровода от гистерезиса и вихревых токов Р_п._с- Эти потери пропорциональны квадрату магнитной индукции и частоте вращения якоря;

механические Р_п.мех – это потери, вызванные трением в подшип­никах, щеток о коллектор и вращающегося якоря о воздух. Механи­ческие потери пропорциональны частоте вращения.

Таким обра­зом, подводимая к двигателю из сети элек­трическая мощность . Часть этой мощности Р_п.пр тратится на нагрев проводов обмоток. Оставшаяся часть мощности Р_эм, называемая элект­ромагнитной мощностью, характеризует электроэнергию, преобразуемую в механи­ческую. Под действием этой мощности происходит вращение якоря. При этом часть мощности Р_п.с затрачивается на нагрев стального магнитопровода якоря, часть Р_п.мех – на трение. Оставшаяся мощность Р₂ представляет собой полезную механическую мощность на валу двигателя.

КПД двигателя и генератора , где Р₂ – механиче­ская мощность на валу двигателя или электрическая мощность гене­ратора, отдаваемая приемнику; P₁ – электрическая мощность, подво­димая к двигателю из сети, или механическая мощность двигателя, вращающего якорь генератора.

Номинальное значение КПД двигателей малой мощности со­ставляет 0,78-0,85, а двигателей средней и большой мощности - 0,85-0,94.

Асинхронные машины Общие сведения

Асинхронная машина – это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор вращаются с разными скоростями.

Наибольшее распространение получили асинхронные двигатели, причем из всех электрических двигателей они являются самыми рас­пространенными. Преимущества асинхронного двигателя состоят в простоте устройства, изготовления и эксплуатации, а также в боль­шой надежности и сравнительно низкой стоимости. Широкое приме­нение находит трехфазный асинхронный двигатель. Используют также одно­фазный асинхронный двигатель. Трехфазные двигатели применяют во всех отраслях народного хозяйства, однофазные – в основном в схе­мах автоматики, для привода электроинструмента, бытовых машин и т. п.

Промышленность выпускает асинхронные двигатели на рабочее напряжение от 127 В до 10 кВ, мощностью от долей ватта до несколь­ких тысяч киловатт. Однофазные асинхронные двигатели имеют мощ­ность, как правило, не превышающую 0,5 кВт. Двигатели максималь­ной мощности изготовляются на напряжение 6-10 кВ. При частоте 50 Гц синхронная частота вращения двигателей различного типа ко­леблется от 500 до 3000 об/мин.

Кроме асинхронных двигателей, преобразующих электрическую энергию переменного тока в механическую энергию, имеются асин­хронные машины, выполняющие функции преобразователя частоты, регулятора напряжения и фазорегулятора.

Асинхронные машины могут работать в режиме генератора. Но асинхронные генераторы как источники электрической энергии не применяются, так как они не имеют собственного источника возбуж­дения магнитного потока и могут работать только параллельно с дру­гими (синхронными) генераторами, имеющими лучшие показатели.

Асинхронные машины малой мощности используются как генера­торы для измерения частоты вращения валов (тахогенераторы).