книги из ГПНТБ / Гейлер Л.Б. Электрооборудование и электроавтоматика кузнечно-прессовых машин

(точка В), при этом возникает тормозной момент, нарастающий

по мере убывания скорости вращения до некоторого максимального значения. При скорости, равной нулю, тормозной момент делается также равным нулю.

Если вращающийся асинхронный двигатель переключить на вра­ щение в обратную сторону, то он сначала затормозится, а затем начи­ нает вращаться в противоположном направлении (реверсируется).

Фиг. 9. Тормозные характеристики асинхронного двигателя.

При торможении противовключением асинхронного двигателя происходит переход из некоторой рабочей точки А на характери­ стике 1 в точку С на характеристике 3 (фиг. 9) и возникает значи­

тельный тормозной момент, который по мере снижения скорости возрастает. Для предотвращения реверса требуется специальное устройство, отключающее двигатель при низких скоростях враще­ ния (в точке D). Торможение асинхронных двигателей противо­

включением получило широкое распространение.

В обоих рассмотренных случаях торможения кинетическая энергия движущихся масс обращается в тепло, повышающее темпе­ ратуру электродвигателя.

Потери энергии на нагрев цепи ротора асинхронного двигателя при торможении противовключением могут быть найдены совершенно аналогично потерям энергии при пуске. При этом лишь следует

20

на нагрев цепи ротора асинхронного двигателя в 3 раза превышают

жения равны потерям при пуске. Это объясняется тем, что в'данном случае интегрирование производится в пределах от ш0 до 0 (при пуске интегрирование велось в пределах от 0 до и>0)-

Как и при пуске, влиянием момента сопротивления, а также потерь в стали и на трение в процессах торможения можно прене­

на фиг. 6, а, соответствует переход (см. фиг. 9) из точки Е на харак­ теристике 4 в точку F на характеристике 1. При этом возникает тор­

можение и двигатель быстро переходит на работу при меньшей скорости.

§ 7. КОНСТРУКТИВНЫЕ ФОРМЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ.

Внешние конструктивные формы асинхронных двигателей зави­ сят от способа крепления электродвигателя и от защиты его от воз­

тикальной установок.

Отечественной промышленностью изготовляются также в с т р о ­ е н н ы е электродвигатели, не имеющие ни станины, ни подшипни­ ковых щитов, ни вала. Сборка такого двигателя происходит в самой производственной машине, причем его валом является один из валов этой машины.

Следует заметить, что отрицательной стороной применения электродвигателей, имеющих специальные конструктивные формы, является трудность их замены в случае аварии. Ремонт поврежден­ ного электродвигателя сопровождается вынужденным простоем машины.

По этой причине для привода кузнечно-прессовых машин пре­ имущественно применяют двигатели нормального исполнения.

Предназначенный для охлаждения электродвигателя вентилятор, сидящий на его валу, засасывает внутрь пыль. Мелкие стальные или чугунные частицы, попавшие внутрь электродвигателя,

21

прилипают к изоляции обмотки и под действием магнитного поля начинают вибрировать. Это приводит к разрушению изоляции электро­ двигателя. Внутрь двигателя могут попадать также брызги охла­ ждающей жидкости или масла. Не исключена возможность прикосно­ вения рабочего к вращающимся или токонесущим частям.

Фиг. 10. Электродвигатели серии Л.

Для привода производственных машин широкое применение получили з а щ и щ е н н ы е электродвигатели, которые имеют решетки, закрывающие вентиляционные отверстия подшипниковых щитов.

Для защиты от падения капель электродвигатели имеют венти­ ляционные отверстия, расположенные снизу или в вертикальных плоскостях. От попадания пыли или брызг жидкостей такие дви­ гатели, однако, не защищены.

Более надежная защита от воздействия окружающей среды достигается в з а к р ы т ы х электродвигателях, которые довольно широко применяются для привода кузнечно-прессовых машин. Такие электродвигатели вовсе лишены вентиляционных отверстий и вследствие ухудшенного охлаждения обладают при тех же габа­ ритах, что и защищенные, значительно меньшей мощностью. При

22

той же мощности и скорости вращения вес и стоимость закрытого двигателя в 1,5—2 и более раза выше, чем защищенного.

Стремление сократить габаритные размеры, вес и стоимость привело к созданию з а к р ы т ы х о б д у в а е м ы х э л е к т р о ­ д в и г а т е л е й .

Такая машина имеет вентилятор, находящийся под колпаком, прикрывающим конец вала, противоположный шкиву (фиг. 10, в).

Вентилятор обдувает снаружи корпус двигателя. Электродвига­ тели с обдувом значительно легче и дешевле, чем закрытые.

В отдельных случаях для привода кузнечно-прессовых машин применяют также в з р ы в о б е з о п а с н ы е электродвигатели, герметически закрытые, с корпусом повышенной прочности.

В настоящее время отечественные заводы выпускают асинхрон­ ные короткозамкнутые двигатели единой серии А.

Эти двигатели изготовляются в защищенном нормальном испол­ нении (фиг. 10, а), в закрытом обдуваемом исполнении (фиг. 10, б), во фланцевом исполнении (фиг. 10, б), а также со станиной на лапах и дополнительным фланцевым щитом (фиг. 10, г). В целях умень­

шения веса, помимо чугунного корпуса, двигатели серии А изго­ товляются также с корпусом из алюминиевого сплава (обозначе­ ние АЛ).

Электродвигатели строятся на стандартные напряжения 127, 220, 380 и 500 в. Один и тот же двигатель можно включать в сети

сдвумя различными напряжениями, отличающимися друг от друга

в]/3 раз, например, на 127 и 220 б, на 220 ц 380 б. При этом на мень­ шее из этих двух напряжений статор электродвигателя включается

треугольником, на большее — звездой. Ток в фазовых обмотках электродвигателя будет при таком включении в обоих случаях один и тот же.

Обмотка статора электродвигателей для напряжения 500 в вклю­

чается на постоянное, соединение звездой.

Величина тока электродвигателя определяет сечение проволоки его обмотки.■

Необходимое сечение магнитопровода определяется величиной магнитного потока.

Таким образом, размеры электродвигателя определяются расчет­ ными значениями тока и магнитного потока. Эти же значения опре­ деляют величину м о м е н т а всякой электрической машины. Следовательно, размеры электрического двигателя зависят от его момента.

Что же касается номинальной мощности двигателя, то она опре­

и при тех же размерах машины возрастает с увеличением номиналь­ ной скорости вращения двигателя. Этим и объясняется тот факт, что тихоходные двигатели всегда имеют большие размеры, чем

23

ГЛАВА 3

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

§ 8. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СВОЙСТВА ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В курсе общей электротехники для двигателей постоянного тока выводят ■формулы:

U — Е

(40)

Решая уравнения (38) и (39) относительно скорости вращения п,

получим

и - 1 ягя

(41)

СеФ

Подставляя в уравнение (41) выражение тока/яиз уравнения (37), получим ' уравнение механической характеристики:

25

Если пренебречь небольшим размагничивающим действием потока реакции якоря, то магнитный поток двигателя с параллельным возбуждением можно считать во время его работы постоянным. Выражение (42) при этом условии является уравнением прямой линии

где Ь = — представляет собой угловой коэффициент.

В соответствий с этим уравнением естественная механическая характеристика двигателей постоянного тока с параллельным воз­ буждением является прямой линией (фиг. 11, а).

Фиг. 11. Механические характеристики двигателей постоянного тока.

Вследствие относительно малой величины сопротивления обмотки якоря естественная характеристика этого двигателя является

жесткой.

Если посредством реостата 1 (фиг. 11, а) увеличить сопротивле­

ние гя цепи якоря двигателя, то в выражении (44) возрастет угловой коэффициент b и наклон характеристики увеличится. Таким образом

может быть получен ряд искусственных реостатных характеристик,

и смешанным возбуждением с изменением силы тока якоря магнит­ ный поток меняется по величине. Поэтому механические характери­ стики этих двигателей представлены кривыми линиями 1 и 2

(фиг. 11,6) и являются мягкими.

Величина допустимой перегрузки двигателей постоянного тока ограничивается появлением значительного искрения под щетками машины. Коэффициент допустимой перегрузки для двигателей

26

Пуск двигателей постоянного тока производят посредством пуско­ вого реостата. Исключение составляют двигатели мощностью менее 1 кет, пуск которых производится без реостата. При пуске двига­

теля большой мощности без реостата в цепи якоря потечет весьма большой ток, так как при пуске э. д. с. Е = 0, а сопротивление якоря гя очень невелико [см. формулу (40)].

Скорость вращения двигателей постоянного тока, как это было указано выше, определяется формулой (41):

Отсюда вытекает, что скорость вращения может быть изменена

Первый способ регулирования скорости применяют редко: он крайне неэкономичен и обладает теми же недостатками, что и рео­ статное регулирование асинхронного двигателя с контактными кольцами.

Значительное распространение получило регулирование скорости посредством изменения магнитного потока Ф.

При уменьшении посредством регулировочного реостата 2 тока

возбуждения двигателя, уменьшается его магнитный поток и, согласно формуле (41), скорость вращения увеличивается.

У двигателей с параллельным возбуждением посредством изме­ нения магнитного потока можно плавно регулировать скорость вращения в диапазоне до 4 : 1 и более.

Что касается регулирования двигателей постоянного тока посред­ ством изменения подводимого напряжения, то такое регулирование требует применения специальных схем.

Двигатели постоянного тока тяжелее и примерно втрое дороже асинхронных. Коэффициент полезного действия у них ниже, а экс­ плуатация их является более сложной. Кроме того, нужно учесть, что наши машиностроительные заводы питаются трехфазным током и получение постоянного тока является известным дополнительным затруднением и связано с добавочными потерями энергии.

Все изложенное приводит к тому, что, несмотря на ряд преиму­ ществ, в качестве главных приводов кузнечно-прессовых машин двигатели постоянного тока применяют весьма редко. Они нашли некоторое применение лишь для вспомогательных приводов, в тех случаях, когда требуется плавное регулирование скорости.

Если у двигателя, вращающегося по инерции, обмотку возбужде­ ния присоединить к сети постоянного тока, а отключенную от сети цепь якоря замкнуть на реостат, то машина начинает работать как генератор с независимым возбуждением. При этом кинетическая энергия движущихся частей привода обращается в тепло, выделяе­ мое в цепи якоря, и возникает торможение,

27

Интенсивность торможения зависит от величины сопротивления

На фиг. 12 представлена широко распространенная в промышленности система привода, в которой регулирование скорости достигается изменением напряжения

питаются током возбудителя В.

Изменяя посредством реостата 1 сопротивление цепи возбуждения генератора Г, можно изменять его напряжение и, что тоже самое, напряжение, подводимое к якорю двигателя Д. Таким путем осуществляется регулирование скорости вращения дви­ гателя Д. Двигатель при этом работает с полным и неизменным потоком (реостат 2 выведен). Согласно формуле (43), при изменении напряжения U изменяется скорость идеального холостого хода двигателя Д. Так как поток двигателя и сопротивление его якоря не изменяются, то различным значениям U соответствуют прямолинейные механические характеристики, расположенные одна под другой и параллельные друг другу (фиг. 13)

28