книги из ГПНТБ / Кудактин, А. В. Электрооборудование подъемно-транспортных машин учебник для учащихся механизаторской специальности мореходных училищ

ток (и магнитные потоки) складываются, т. е. обмотки включены согласно и для электродвигателя справедливо равенство (69).

ми и характеристиками. При естественной схеме включения ха­ рактеристики рассматриваемого электродвигателя жестче, чем у

электродвигателя по своему характеру приближаются либо к ха­ рактеристикам электродвигателя с последовательным возбужде­ нием, либо с параллельным.

Для подъемно-транспортных машин выпускаются электродви­ гатели, в которых при полной нагрузке половина ампер-витков возбуждения создается параллельной обмоткой, а половина :— последовательной.

В случае изменения нагрузки магнитный поток электродвига­ теля со смешанным возбуждением не остается постоянным, так как ампер-витки, создаваемые последовательной обмоткой, оп­ ределяются током якоря. Зависимость результирующего магнит­ ного потока от тока якоря приведена на рис. 32, а, который по­

§ 19. Скоростные и механические характеристики

Выведенные выше уравнения скоростной и механи­ ческой характеристик для электродвигателей с параллельным и последовательным возбуждением полностью справедливы и для электродвигателей со смешанным возбуждением. Они могут быть

60

легко выведены из выражений, составленных на основе законов Кирхгофа, и имеют следующий вид.

Уравнение естественной скоростной характеристики

По указанным уравнениям могут быть построены скоростные и

рассматриваемых электродвигателей не является величиной по­

якоря в простой форме и с достаточной степенью точности не представляется возможным, поэтому обычно для практического построения скоростных и механических характеристик уравне­ ниями (71) —(74) не пользуются. На практике используется есте­ ственная скоростная характеристика n = f(Ia)9 приводимая для каждого типа электродвигателя в каталогах. Эта характеристика имеет вид, показанный на рис. 33. В каталогах для каждого типа

61

при работе вхолостую (/я~0) магнитный поток электродвигателя Фо>0 (см. рис. 32, а) и создается током параллельной обмотки возбуждения (Фо=Фшов). Поэтому электродвигатель со смешан­

буждением н0—1,5 Ян. Таким образом, данные электродвигатели можно пускать в ход, не опасаясь разноса; они могут, так же как и электродвигатели с параллельным возбуждением, автоматиче­ ски переходить в режим торможения с отдачей энергии в сеть при

за счет увеличения падения напряжения в сопротивлении цепи якоря, но и за счет увеличения магнитного потока. Поэтому ско­ ростные и механические характеристики рассматриваемого элек­ тродвигателя получаются менее жесткими, чем у электродвига­ теля с параллельным возбуждением, имеющего постоянный маг­ нитный поток. По мере роста нагрузки и связанного с этим насыщения магнитной цепи жесткость характеристики повы-

шается.

Характеристики электродвигателя со смешанным возбужден нием занимают промежуточное положение между характеристик ками электродвигателей с параллельным и последовательным возбуждением. На рис. 34 для сравнения показаны естественные характеристики электродвигателей всех трех типов.

Если в номинальном режиме большая часть полезного маг­ нитного потока электродвигателя создается параллельной обмот­ кой возбуждения, то его характеристики приближаются по виду к характеристикам электродвигателя с параллельным возбужде­

возбуждением. Как указывалось, для подъемно-транспортных машин выпускаются электродвигатели, в которых половина ам­

положение между характеристиками ранее рассмотренных элек­ тродвигателей, т. е. быть менее жесткими, чем у электродвигате­ лей 'с параллельным возбуждением, и более жесткими, чем у электродвигателей с последовательным возбуждением, у которых при изменении нагрузки магнитный поток изменяется в более широких пределах.

62

§ 20. Пуск в ход

Все сказанное выше по особенностям пуска элек­ тродвигателей последовательного и параллельного возбуждения в полной мере относится и к электродвигателям со смешанным возбуждением. Пуск такого электродвигателя в ход тоже про­ изводится с помощью пускового реостата, расчет которого не­ трудно произвести по методу, описанному в § 14.

Схема включения двухступенчатого пускового реостата в цепь электродвигателя со смешанным возбуждением и соответ­ ствующие ей характеристики приведены на рис. 35.

§ 21. Регулирование частоты вращения

Из выражений (73) и (74) видно, что частоту вра­ щения двигателей смешанного возбуждения можно регулировать тремя способами, рассмотренными выше для электродвигателей параллельного возбуждения, а именно: регулированием подве­ денного напряжения, изменением сопротивления цепи якоря и изменением потока возбуждения.

Первый способ применим лишь в системе Г—Д, когда элек­ тродвигатель питается от отдельного генератора. В этом случае,

к изменению частоты вращения электродвигателя. Регулировка напряжения возможна также секционированием аккумуляторной батареи.

Наибольшее распространение на практике получил второй способ, позволяющий плавно и в достаточно широких пределах регулировать частоту вращения электродвигателей постоянного тока. Основной его недостаток — большие потери энергии в ре-

63

Рис. 36. Регулирование частоты вращения электродвигателя сме­ шанного возбуждения изменением магнитного потока

гулировочных реостатах, а также громоздкость и значительный вес последних. При данном способе регулирования уравнения скоростной и механической характеристик будут практически те же, что и для электродвигателей последовательного и парал­ лельного возбуждения [см. уравнения (73) и (74) ].

Уравнения показывают, что на величину скорости холостого

хода tio= — —— дополнительное сопротивление R в цепи якоря

сФшов

влияния не оказывает, поэтому все искусственные характеристи­ ки исходят из одной точки п0 на оси ординат. Мягкость их опре­ деляется величиной сопротивления, включаемого в цепь якоря. Чем больше величина сопротивления R, тем значительней паде­ ние напряжения в якорной цепи и тем мягче искусственная ха­ рактеристика. При переключении сопротивлений переход с одной характеристики на другую происходит так, как описывалось выше.

Наиболее экономичным способом регулирования частоты вра­ щения является третий способ — изменение потока возбуждения электродвигателя. Такое регулирование осуществляется введе­ нием в цепь параллельной обмотки возбуждения ШОВ регули­

различных сопротивлений в цепь обмотки ШОВ величина маг­ нитного потока возбуждения изменяется и соответственно меня­ ется частота вращения электродвигателя.

Регулирование частоты данным способом возможно лишь только вверх от номинальной, так как искусственные характе­ ристики, получаемые при введении различных сопротивлений в цепь параллельной обмотки возбуждения, располагаются выше естественной характеристики. Это является одним из существен­ ных недостатков данного способа регулирования частоты. Если учесть, что введение дополнительного сопротивления в цепь па­

64

раллельной обмотки возбуждения приводит к снижению полезно­ го магнитного потока машины, а это, в свою очередь, влечет за собой снижение вращающего момента, развиваемого электро­ двигателем, то нетрудно понять, что данный способ регулирова­ ния применим лишь в случаях малозагруженных электродвига­ телей, например, при подъеме или спуске легких грузов или грузозахватного приспособления.

Приведенные на рис. 36, б характеристики, соответствующие рассматриваемому способу регулирования частоты вращения, пе­ ресекают ось ординат в различных точках. Это объясняется тем, что при введении дополнительных сопротивлений в цепь обмотки возбуждения скорость холостого хода не остается постоянной. Она тем выше, чем больше величина сопротивления в цепи об­ мотки возбуждения [см. формулу (75)].

Характеристики, приведенные на рис. 36, б, имеют сходящий­ ся характер, т. е. по мере снижения магнитного потока жесткость характеристик электродвигателя уменьшается, что, как уже ука­ зывалось, объясняется влиянием реакции якоря при значитель­ ных нагрузках.

Значительная индуктивность параллельной обмотки возбуж|- дения приводит к тому, что переход с одной характеристики на другую при данном способе регулирования частоты происходит по так называемым динамическим характеристикам (см. пунктир на рис. 36,6), которые можно построить после расчета переходных процессов.

§ 22. Электрическое торможение

Для электродвигателей смешанного возбуждения возможны все три основных тормозных режима, рассмотренные выше для электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением.

Для перевода электродвигателя смешанного возбуждения в генераторный режим с отдачей энергии в сеть необходимо, что­ бы его скорость превысила скорость холостого хода п0. Это воз­ можно в том случае, если момент сопротивления на валу электродвигателя совпадает с его направлением вращения (на­ пример, при спуске груза). Когда частота вращения электродви­ гателя превысит п0, противоэ. д. с. обмотки якоря (Е = спФ) ста­ новится больше приложенного напряжения и ток якоря, а следо­ вательно, и момент меняют свое направление по сравнению с двигательным режимом, и момент становится тормозным. При этом уравнение скоростной и механической характеристик имеет вид:

параллельного и последовательного возбуждения в этом же ре­ жиме. Режим противовключения чаще всего используется при остановке и реверсе. Для предотвращения чрезмерных толчков тока, имеющих место в момент перевода электродвигателя в ре­ жим противовключения, в цепь якоря должно включаться доста­ точное дополнительное сопротивление, что является существен­ ным недостатком данного тормозного режима.

При динамическом торможении электродвигателей смешан­ ного возбуждения возможно применение двух схем. В первом случае (рис. 38, а) якорь отключается от сети вместе с после­ довательной обмоткой возбуждения и магнитный поток электро­

подобны характеристикам электродвигателя параллельного воз­ буждения в режиме динамического торможения, т. е. они будут подчинены уравнению

пройдут, таким образом, через начало координат в виде прямых линий.

д)

Рис. 39. Изменение направления вращения электродвигателя смешанного возбуждения

тродвигателя. При таком включении результирующий магнит­ ный поток электродвигателя оказывается выше, чем в первом случае, и торможение будет более интенсивным, т. е. характери­ стики будут жестче. Однако они остаются прямолинейными, так как результирующий магнитный поток электродвигателя

ми: изменением направления тока якоря (рис. 39) или измене­ нием направления магнитного потока, т. е. способами, описанны­ ми выше для электродвигателей параллельного и последова­ тельного возбуждения.

На практике обычно используется первый способ, так как переключение двух обмоток возбуждения выполнить трудно и к тому же это приводит к перемагничиванию электродвигателя и замедлению реверса.

Глава V

АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

§23. Основные особенности

Всовременной электроэнергетике почти повсемест­

но переменный ток вытесняет постоянный. Это объясняется мно­ гими преимуществами машин переменного тока в сравнении с машинами постоянного тока. В частности, у машин переменного тока масса, габариты и стоимость меньше, а к. п. д. выше; они проще в обслуживании, долговечнее и надежнее машин постоян­ ного тока. Правда, электродвигатели переменного тока хуже поддаются регулировке, они развивают значительно меньшие

68

цами). Принципиальная схема включения этих электродвигате­ лей приведена на рис. 40.

Из курса электротехники известно, что принцип действия асинхронных электродвигателей основан на использовании так называемого вращающегося магнитного поля. При подаче

статора, пересекая обмотку ротора, наводит в ней э. д. с., которая создает в цепи ротора ток. Последний, взаимодействуя с магнит­ ным полем статора, образует вращающий момент, заставляющий ротор, вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле статора. При нормальной работе асинхронного электродвигателя его ротор вращается с частотой П2<П\. Если бы частота вращения ротора была равна частоте, с которой вращается магнитное по­ ле статора, то последнее относительно ротора было бы непо­ движным. В этом случае э. д. с. и ток в обмотке ротора были бы равны нулю и никакого вращающего момента не возникло бы.

Величиной, характеризующей работу асинхронного электро­ двигателя, является скольжение 5

5 = «1—«2 >

П\

где П\ — синхронная частота вращения, п2— частота вращения ротора.

69