1. Электрическая схема замещения сд. Уравнение электрического состояния. Угловая характеристика сд

Электрическая схема замещения СД моделирует электромагнитные процессы, происходящие в одной фазе статорной обмотки. В простейшем виде она имеет вид на рис. 4.3.

Рисунок 4.3 – Электрическая схема замещения СД. U – действующее значение напряжения, приложенного к фазе статорной обмотки; I – действующее значение тока, протекающего по фазе обмотки статора; Х_Я – индуктивное сопротивление фазы обмотки статора; Е_В – ЭДС, которое наводится в фазе статорной обмотки магнитным потоком, создаваемый обмоткой возбуждения (ЭДС взаимоиндукции, ); Е_Я – ЭДС самоиндукции, наведенное в фазе статорной обмотки при изменении тока по синусоидальному закону, .

Если в соответствии со вторым законом Кирхгофа с учетом направления величин запишем уравнение

,

учитывая, что

,

получим

Это уравнение носит название уравнение электрического состояния СД.

Построим векторную диаграмму, соответствующую этому уравнению.

Рисунок 4.4 – Векторная диаграмма

Электрическая мощность (активная), потребляемая двигателем из сети, может быть записана следующим образом

Механическая мощность

Если пренебречь потерями в двигателе, то

а это значит, что

(4.1)

Для получения зависимости М=f(Θ) воспользуемся геометрическим приемом, а именно, из конца вектора Е_В на векторной диаграмме (рис. 4.4) восстановим перпендикуляр на вектор напряжения U. Величина этого отрезка «ab» равна

Подставим в выражение (4.1) последнее равенство

Полученное уравнение выражает зависимость электромагнитного момента и называется уравнением угловой характеристики СД, где критический момент

Следовательно

Графическая зависимость, соответствующая уравнению угловой характеристики СД, представлена на рис. 4.5.

Рисунок 4.5 – График угловой характеристики СД

Проанализировав угловую характеристику в двигательном режиме, нетрудно убедиться, что в области угла рассогласования увеличивается нагрузка на валу двигателя, т. е. увеличение угла рассогласования влечет возрастание электромагнитного момента, а это значит, что эта часть угловой характеристики описывает область устойчивой работы СД (рабочая часть). Также направление электромагнитного момента при изменении угла рассогласования изменяется с удвоенной частотой, т. е. f=100 Гц. Следовательно, СД обладает знакопеременным моментом, в этом проявляется негативное свойство СД, которое носит название склонность к качаниям (или колебание ротора).

Поэтому СД конструируют так, что номинальному режиму по паспорту двигателя соответствует угол рассогласования Θ=20÷30º. Тогда перегрузочная способность двигателя