Вопрос 1. Докажите, что ад работает устойчиво в точке а рис. 2 и неустойчиво в точке б.
Нагрузкой для А1 является генератор П1, механическая характеристика которого выглядит след образом
ω
M
Генераторные квадранты машины постоянного тока - 2 и 4-тый, 1 и 3-тий двигательные. Так как генератор создает момент сопротивления для АД, то момент сопротивления будем считать положительным тогда, когда он будет направлен против вращения ротора рассматриваемого АД. То есть если бы ГПТ работал не во 2-ром, а в 4-том квадранте. То есть с увеличением момента частота увеличивается (в отрицательную сторону). Но этот момент мы считаем положительным.
Таким
образом механическая характеристика
ГПТ выглядит:
ω
M
То есть совместная работа АД и ГПТ будет выглядеть след образом:
Допустим, что АД и ГПТ работают в точке а. Если частота случайно увеличивается, то момент сопротивления оказывается больше, то есть динамический момент отрицательный, и частота снижается в точку а. Если Частота оказывается меньше, то момент АД больше момента сопротивления и динамический момент положительный - частота снова увеличивается до точки а. Аналогично и в других точка. Главное условие работы на участке возле точки в, чтобы наклон механической характеристики ГПТ был меньше наклона АД.
2. Объясните, будет ли устойчивой работа АД с вентиляторной нагрузкой на валу, если равенство M = Mв выполняется в точке Б рис 2.
Равенство M = Mв , выполнение которого необходимо для устойчивой работы Д, имеет место в точках А и Б, однако устойчивая работа, как это следует из теории первой части курса, наблюдается только в точке А.
Следует обратить внимание, как при записи данного равенства задаются положительными направлениями моментов: электромагнитный момент М считается положительным, если его направление совпадает с направлением вращения, принятым за положительное (+ n), а тормозной момент Мв берется положительным, когда он действует навстречу направлению + n.
Лабораторная установка обеспечивает возможность устойчивой работы АД на всем диапазоне его МХ.
Действительно, пусть электромагнитный момент двигателя М положителен в двигательном режиме, когда он по направлению совпадает с частотой вращения. Тогда тормозной момент Мв на валу АI будет считаться положительным, когда он направлен навстречу М, т.е. когда машина ПI работает как генератор. Следовательно, чтобы найти точку, в которой наблюдается равенство (I), МХ электрических машин АI и ПI приходится изображать так, как это сделано на рис. 3.
3. Докажите, что при том способе загрузки ад, который применен в лабораторной работе, устойчивость работы ад должна обеспечиваться во всем диапазоне частоты вращения.
Пусть электромагнитный момент двигателя М положителен в двигательном режиме, когда он по направлению совпадает с частотой вращения. Тогда тормозной момент Мв на валу А1 будет считаться положительным, когда он направлен навстречу М, т.е. когда машина П1 работает как генератор. Следовательно, чтобы найти точку, в которой выполняется равенство М=Мв( его выполнение необходимо для устойчивой работы), МХ приходится изображать так, как это показано на рис.3. Когда П1 работает в режиме хх, МХ А1 и П1 пересекаются в точке a, при этом ЭДС П1 и П2 равны и направлены навстречу друг другу. Перевести машину П1 в генераторный режим можно либо увеличивая её ЭДС (поднимая магнитный поток П1), либо уменьшая ЭДС П2 (соответственно снижая поток П2). В настоящей работе уменьшают поток П2. При переходе П1 в генераторный режим двигатель А1 загружается, и его частота вращения становится меньше. По мере ослабления тока возбуждения П2 пересечение МХ А1 и П1 происходит при все меньших значениях n (точки б и в на рис 3). Такой вид МХ нагрузочного механизма всегда обеспечивает устойчивую работу АД (отметим, что на заштрихованном участке устойчивая работа может не наблюдаться, если наклоны МХ А1 и П1 одинаковы).