3. Построение естественной характеристики
3.1 Двигатель независимого возбуждения
Для построения естественной характеристики
необходимо знать координаты двух точек:
№1 -
и №2 -
.
Значения
,
определяют по паспортным данным
двигателя.
Угловая скорость идеального холостого хода двигателя
,
где
- сопротивление якоря двигателя по
каталогу, Ом.
Если каталожные данные отсутствуют, то приближенно
,
где
.
3.2 Двигатель асинхронный с фазным ротором
Критическое скольжение
,
где
- номинальное скольжение;
- частота вращения вала при идеальном
холостом ходе, об/мин;
- частота вращения магнитного поля
статора, Гц;
- число пар полюсов.
У асинхронных двигателей с жесткой
механической характеристикой
отличается от
не более чем на 5%.
Задаваясь значениями
,
строят механическую характеристику,
используя формулу Стокса:
.
4. Расчет пусковых реостатов
4.1 Расчет реостата для двигателя независимого возбуждения
4.1.1 Построение пусковой диаграммы
Учитывая нелинейность характеристики
,
требуемую пусковую диаграмму строят
следующим образом.
На графике строят естественную
характеристику
и характеристику
.
Для обеспечения заданного ускорения
системы на этом же графике откладывают
требуемые пусковые моменты. Значения
моментов
и соответствующие им угловые скорости
берут из диаграммы моментов (см. рисунок
1). Заданные значения ускорения привода
на соответствующих участках обеспечиваются
работой двигателя на искусственных
характеристиках.
4.1.2 Расчет требуемого сопротивления
реостата на участке диаграммы
Для обеспечения среднего ускорения,
равного заданному, через середину
отрезка
и точку
проводим прямую – искусственную
характеристику, соответствующую
сопротивлению ступени
(см. рисунок 2):
,
где
- относительный перепад скорости при
номинальном моменте на искусственной
характеристике с сопротивлением ступени
;
- номинальное сопротивление двигателя,
Ом.
4.1.3 Расчет требуемого сопротивления
реостата на участке диаграммы
Для обеспечения работы привода с
постоянной скоростью
через точку
и середину отрезка
проводим прямую – искусственную
характеристику, соответствующую
сопротивлению ступени
(см. рисунок 2):
.
При
или при малоизменяющемся значении
момента сопротивления отрезок
вырождается в точку.
Рисунок 2
4.1.4 Расчет требуемого сопротивления
реостата на участке диаграммы
Для обеспечения заданного ускорения
параллельно отрезку
проводят симметрично линии минимального
и максимального
пусковых моментов от скорости
до горизонтали
.
Для упрощения расчета допускается линии
максимального и минимального моментов переключения провести параллельно линии, проходящей вертикально через середину отрезка .
,
Через точку
и
проводят прямую, соответствующую
искусственной характеристике с
сопротивлением
;
из точки
(пересечение характеристики
с линией
)
– горизонталь до линии
и определяют точку
.
Через точки
и
проводят прямую, соответствующую
искусственной характеристике с
сопротивлением
;
из точки
(пересечение характеристики
с
)
горизонталь до линии
и определяют точку
и т.д. Пусковую реостатную диаграмму
строят до тех пор, пока соответствующая
горизонталь не пересечет естественную
характеристику. При этом желательно,
чтобы точка пересечения горизонтали с
естественной характеристикой совпадала
с точкой пересечения линии
с естественной характеристикой (точка
на рисунке 2). В противном случае необходимо
несколько изменить пределы
и
и повторить построение.
Значения сопротивлений пусковых ступеней:
Сопротивление якоря
.
4.2 Расчет пускового реостата для асинхронного двигателя
4.2.1 Построение требуемой пусковой диаграммы
После построения естественной характеристики требуемую пусковую диаграмму строят так же как в п.4.1.
4.2.2 Расчет требуемого сопротивления
реостата на участке диаграммы
Так как при большом сопротивлении в цепи ротора механические характеристики асинхронного двигателя на рабочем участке практически линейны (см. рисунок 3), то построение и определение сопротивления ступени производят аналогично п.4.1.2:
,
где
- номинальное сопротивление ротора, Ом;
- скольжение при номинальном моменте
на характеристике с сопротивлением
.
4.2.3 Расчет требуемого сопротивления реостата на участке диаграммы
Данный расчет выполняется аналогично п.3.1.3:
.
4.2.4 Расчет требуемого сопротивления
реостата на участке диаграммы
В случае незначительного и линейного
изменения
за данный период пуска (несколько
процентов от начального) для обеспечения
заданного постоянного ускорения
параллельно отрезку
проводят линии минимального
и максимального
пусковых моментов переключения до
горизонтали
.
, .
Если
за данный период пуска изменяется
значительно или нелинейно, то для
упрощения расчета можно линии максимального
и минимального моментов переключения
провести вертикально, параллельно
среднему значению пускового момента:
,
.
Через точки
,
,
соответствующие пересечению естественной
характеристики с линиями моментов
и
,
проводят линию до пересечения с
горизонталью
.
Через полученную точку
пересечения проводят луч
.
Пересечение с линией
- точка
.
Из точки
проводят горизонталь до пересечения с
линией
(точка
)
и через эту точку луч
.
Пересечение
с линией
- точка
и т.д. Построение проводят до тех пор,
пока горизонталь не пересечет естественную
характеристику при моменте
(точка
).
В противном случае необходимо симметрично
изменить пределы
и
и повторить построение.
Рисунок 3
Сопротивления ступеней пускового реостата:
;
;
;
,
где
- сопротивление ротора, Ом.