8. Рабочие характеристики синхронного двигателя

Скорость ротора n2, скольжение s, ток статора I1, потребляемая мощность, КПД двигателя, коэффициент мощности cos и момента от мощности(полезной) на валу.

При этом неизменными являются параметры сети, при которых происходит построение характеристик (U=const, f=const)

А)Скоростная характеристика

n2=f(P2)

При неизменной частоте, скорость при изменении нагрузки на валу в пределах допустимой остается постоянной.

Б)cosγ=f(P2)

При постоянном токе возбуждения увеличение нагрузки на валу вызывает уменьшение cosγ, что объясняется увеличением реактивного падения напряжения при возрастании потребляемого из сети тока

В) P1=f(P2) – потребляемая от полезной

П

τ_уст

отребляемая мощность P1 растет быстрее чем полезная мощность Р2 так как при увеличении нагрузки на валу сказывается увеличение электрических потерь двигателя, которые пропорциональны квадрату тока.

Г) КПД от нагрузки: η=f(P2)

КПД с увеличением нагрузки резко увеличивается, достигая максимума тогда, когда независящие от нагрузки механические потери и потери в стали становятся равными, зависящим от нагрузки потерям в меди отмотках

Д) Момента на валу M_эм=f(P2)

Так как характеристики снимаются при условии постоянства частоты источника питания, следовательно угловая скорость w2 будет постоянной при значениях нагрузки в пределах допустимой. Так как момент прямо пропорционален полезной мощности и обратно пропорционален угловой скорости, то зависимость будет иметь вид прямой, выходящей из начала координат.

Е) Зависимость тока статора от мощности I1=f(P2)

При увеличении нагрузки при постоянном токе возбуждения происходит уменьшение cosφ

7) Асинхронный пуск синхронного двигателя.

Для осуществления этого пуска в полюсных наконечниках ротора вкладывается дополнительно короткозамкнутая обмотка, т.к во время пуска в обмотке возбуждения двигателя наводится большая ЭДС, то по соображениям безопасности короткозамкнутая обмотка замыкается рубильником LM на разрядное сопротивление. При включении трехфазной цепи в обмотку статора трехфазного двигателя возникает вращающееся магнитное поле, которое пересекает короткозамкнутую обмотку и индуктирует в ней токи. Эти токи взаимодействуя с вращающимся полем статора приводят ротор во вращение, при достижении ротором максимальной скорости вращения (асинхронной при номинальном скольжении – 95-97% от синхронной скорости) рубильник переключают так, чтобы обмотку ротора включить в сеть постоянного напряжения.

14) Расчет мощности и выбор электродвигателя для электропривода

Выбор электродвигателя предполагает:

1. Выбор рода тока (переменный постоянный) и номинального напряжения исходя из экономических соображений с учетом того, что самыми простыми дешевыми и надежными являются асинхронные двигатели , а самыми дорогими и сложными – двигатели постоянного тока.

2. Выбор номинальной частоты вращения

3. Выбор конструктивного исполнения двигателя, при этом учитываются три фактора:

   1. Защита от воздействия окружающей среды

   2. Способ и обеспечение охлаждения

   3. Способ монтажа.

Расчет мощностей электродвигателей для длительного режима работы

Основным условием является: Мн >= Мс

Для мощности: Рн > Рс

При постоянной нагрузке определяется мощность Рс или момент Мс механизма, приведенный к валу двигателя и по каталогу выбирается двигатель, имеющий номинальную мощность равную, либо большую, чем Рс. Для тяжелых условий пуска осуществляется проверка величины пускового момента двигателя так, чтобы он превышал момент сопротивления механизма. Мп=М_н*λ₂

М_н =Рн/w1

λ₂ - кратность пускового момента двигателя, выбираемая по каталогу

При длительной переменной нагрузке оопределение номинальной мощности двигателя производят по методу средних потерь либо по методу эквивалентных величин (моменту, току или мощности).

Расчет номинальной мощности двигателя по методу средних потерь

Метод основан на предположении, что при равенстве номинальных потерь двигателя ΔРн и средних потерь ΔРср, определяемых по нагрузочной диаграмме, температура двигателя не будет превышать допустимую. Τ_д=ΔPн/А= ΔPср/А

Метод расчета номинальной мощности двигателя по методу эквивалентных величин

Метод основан на понятии среднеквадратичного или эквивалентного тока ( мощности и момента). Переменные потери в двигателе пропорциональны квадрат тока нагрузки. Эквивалентным или неизменным по величине током называют ток, создающий в двигателе такие же потери, как и изменяющийся со временем фактический ток нагрузки

1. Определим величину эквивалентного тока:

Iэ=sqrt((I₁²t₁+ I₂²t₂+… I_n²t_n)/(t1+t2…+tn))

2. По каталогу выбирается двигатель, ток которого больше либо равен эквивалентному току

3. Двигатель проверяют по перегрузочной способности (отношение критического момента к номинальному) λ, это значение не должно превышать допустимого значения в каталогах или эквивалентного момента

Мэкв=sqrt((М₁²t₁+ М₂²t₂+… М_n²t_n)/(t1+t2…+tn))

4. Если мощность и вращающий момент двигателя пропорциональны величине тока, то для расчетов можно воспользоваться выражением для эквивалентной мощности

Рэкв=sqrt((Р₁²t₁+ Р₂²t₂+… Р_n²t_n)/(t1+t2…+tn))