21.1. Общие сведения

На различных промышленных пред­приятиях, в том числе и на электростан­циях, для приведения в движение рабо­чих машин широко используются элек­тродвигатели. Они потребляют значи-

тельную часть электроэнергии, выраба­тываемой на электростанциях. Надеж­ность и экономичность работы основного и вспомогательного оборудования лю­бого промышленного предприятия во многом зависят от правильного выбора типа и мощности электродвигателей,

их систем управления и защиты, а также схем электроснабжения. При решении указанных вопросов должны быть учте­ны не только нормальные условия рабо­ты электродвигателей, но и различные анормальные режимы, которые могут возникнуть в процессе их эксплуатации.

Ниже рассматриваются основные характеристики электродвигателей, а также дается анализ работы электродви­гателей в переходных режимах (при пус­ках, выбегах, самозапусках) и некоторых особых условиях.

Любой электродвигатель является частью машинного агрегата, поэтому механические свойства электродвигате­лей и рабочих машин должны соответ­ствовать друг другу. Эти свойства опреде­ляются их механическими характеристи­ками, т. е. зависимостями вращающего момента электродвигателя и момента сопротивления рабочей машины от частоты вращения.

Различают следующие типы механи­ческих характеристик электродвигателей:

абсолютно жесткую механи­ческую характеристику, при которой частота вращения электродвигателя п не изменяется с изменением момента М (прямая 1 на рис. 21.1, а). Такую харак­теристику имеют синхронные электро­двигатели;

жесткую механическую характе­ристику. В этом случае частота вращения электродвигателя незначительно умень­шается с увеличением момента (кривая 2 на рис. 21.1, а). Такой характеристикой обладают электродвигатели постоянного

тока параллельного возбуждения и асин­хронные электродвигатели, если они работают со скольжением, не превышаю­щим критическое;

мягкую механическую характе­ристику, при которой частота вращения электродвигателя значительно умень­шается с увеличением момента (кривая 3 на рис. 21.1, а). Такой характеристикой обладают электродвигатели постоян­ного тока последовательного возбуж­дения, особенно в зоне малых моментов.

Механические характеристики рабо­чих машин обычно делят на четыре типа:

не зависящую от частоты вращения механическую характе­ристику, при которой момент сопротив­ления M_c практически не изменяется с изменением частоты вращения (прямая 1 на рис. 21.1, б). Такую характеристику имеют подъемные краны, лебедки, шне­ки, углеразмольные мельницы, транс­портеры с постоянной массой переда­ваемого материала и т.д.;

линейно-возрастающую ме­ханическую характеристику. В этом слу­чае момент сопротивления пропорцио­нален частоте вращения (прямая 2 на рис. 21.1,б). Такой характеристикой об­ладает, например, генератор постоян­ного тока независимого возбуждения, если сопротивление нагрузки остается неизменным;

нелинейно-возрастающую механическую характеристику, при ко­торой момент сопротивления пропор­ционален частоте вращения во второй или более высокой степени (кривая 3 на

рис. 21.1,6). Рабочие машины, у которых момент сопротивления пропорционален квадрату частоты вращения, часто назы­вают машинами с вентиляторным мо­ментом. К таким машинам относятся вен­тиляторы, лопастные насосы при отсут­ствии статического напора (см. гл. 26) и т.д.;

нелинейно-спадающую ме­ханическую характеристику (кривая 4 на рис. 21.1,6). В этом случае момент сопротивления обратно пропорционален частоте вращения, а мощность, потреб­ляемая рабочей машиной, остается по­стоянной. Такую характеристику имеют металлообрабатывающие станки, неко­торые рабочие машины в металлурги­ческой промышленности и т. п.

В общем виде механическая характе­ристика большинства рабочих машин может быть выражена формулой

где M_с0 — начальный момент сопротивле­ния машины, т. е. момент сил трения в движущихся частях (без учета момента трения покоя); М_с..ном — момент сопро­тивления при номинальной частоте вра­щения; α — коэффициент, характеризую­щий изменение момента сопротивления с изменением частоты вращения.

Для рабочих машин с постоянным моментом сопротивления α = 0, для ма­шин с линейно-возрастающей характе­ристикой α = 1, для машин с вентилятор­ным моментом сопротивления α = 2 и для машин с нелинейно-спадающей ха­рактеристикой α = — 1. Наибольшее распространение получили машины с вен­тиляторным моментом сопротивления. Такие машины имеют М_с0=(0,1 - 0,2) x М_с..ном, поэтому в расчетах часто при­нимают М_с0 = 0,15 М_{с ном}.