Двигателей переменного

При изложении материала сначала будут рассмотрены свойства и характеристики двигателей параллельного, последовательного и смешанного возбуждения, получающих питание от источника (от сети) с неизменным напряжением, а далее, в конце § 9.18,— свойства и характеристики двигателя независимого возбуждения, обмотка якоря которого питается от источника с изменяемым напряжением.

В цепь якоря двигателей включают реостат г, служащий для пуска двигателей. Им же пользуются иногда для регулирования частоты вращения. Реостат гр включают в цепи двигателей параллельного или смешанного возбуждения лишь в том случае, если необходимо регулировать частоту вращения путем изменения магнитного потока.

Ток возбуждения двигателей параллельного и смешанною возбуждения определяется по закону Ома /в = U/(re + rp) и, очевидно, не зависит от нагрузки двигателей.

Учитывая это, получим М = = k,Mk^Il = fcj/i По мере насыщения магнитной цепи указанная квадратичная зависимость нарушается. Однако и в этом случае увеличение тока сопровождается более высоким темпом увеличения момента ( 9.24, кривая G). Кривая М (1Я) двигателя смешанного возбуждения располагается между зависимостями двигателей параллельного и последовательного возбуждения.

Изменение частоты вращения в процентах при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке Длном% = 100(п()ш -— "ном)М>ш Для двигателей параллельного возбуждения мощностью от 5 до 100 кВт невелико и лежит в пределах примерно от 11 до 3,5% соответственно.

Обычно принимают: для двигателей параллельного возбуждения а = 0,5; для двигателей смешанного возбуждения а = 0,6; для двигателей последовательного возбуждения а = 0,75.

При пуске двигателей параллельного и смешанного возбуждения сопротивление гр (см. 9.22) выключают, чтобы производить пуск при большем значении магнитного потока. Как следует из формулы М = k/цФ!,, это дает возможность получать требуемые значения момента Mt при меньшем токе якоря.

Обмотки возбуждения различных двигателей включаются при динамическом торможении по-разному. Обмотки возбуждения двигателей параллельного и смешанного возбуждения остаются включенными в есть; чтобы последовательная обмотка двигателя смешанного иозбуждгпия не размагничивала машину, ее следует отключить. Двигатель последовательного возбуждения может работать как с независимым возбуждением,- так и с самовозбуждением. В первом случае обмотка подключается к сети через резистор с большим сопротивлением, который должен быть рассчитан на значительную мощность. При работе с самовозбуждением обмотка возбуждения включается последовательно с якорем при соблюдении условий, необходимых для самовозбуждения (см, § 9.8).

Если считать магнитный поток Ф неизменным, то согласно (13.9) естественная механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением п(МВ ) изображается прямой линией, слегка наклоненной в сторону оси абсцисс ( 13.37). При изменении нагрузки на валу двигателя от холостого хода до номинальной частоты вращения большинства двигателей параллельного возбуждения уменьшается лишь на 3—8% (тем меньше, чем больше номинальная мощность двигателя). Таким образом, естественную механическую характеристику двигателей с параллельным возбуждением следует считать жесткой.

между свойствами двигателей параллельного и последовательного возбуждения.

Особенности двигателей постоянного тока связаны со способом их возбуждения и, в частности, с постоянством или зависимостью потока полюсов от нагрузки. Двигатели параллельного и независимого возбуждения с постоянным потоком имеют «жесткую» естественную механическую характеристику: скорость их вращения почти не зависит от момента нагрузки на валу. Поэтому двигатели параллельного возбуждения применяются для привода металлорежущих станков и других механизмов. Их скорость вращения можно регулировать двумя способами. При снижении питающего напряжения возрастает ток якоря.

К недостаткам по сравнению с двигателями постоянного тока следует отнести более низкий КПД и ухудшенные условия коммутации. Последнее является основной причиной, препятствующей широкому распространению коллекторных двигателей переменного тока при средних и больших мощностях.

Учитывая, что для двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением М = /смФ/я = С7Я, а для двигателей переменного тока М = СФ/2со51;2 % С,/2, в зоне рабочей части характеристики (в области от s = 0 до s « sKp) можно перейти от эквивалентного тока к эквивалентному моменту, если в (12.8) ток выразить через момент:

Для осуществления более полной компенсации магнитного поля тока якоря у большинства современных коллекторных двигателей переменного тока нет явных полюсов. Их статор выполнен в виде полого цилиндра из листовой электротехнической стали. В пазах этого цилиндра ( 13.48) размещены обмотка возбуждения WB, компенсационная обмотка WK и обмотка дополнительных полюсов (на рисунке не показана) .

Идеальные условия коммутации у двигателя переменного тока те же, что и у двигателя постоянного тока, а именно: алгебраическая сумма ЭДС в коммутируемой секции должна равняться нулю. Для выполнения этого условия конструктор располагает лишь коммутирующей ЭДС ек, индуктируемой полем дополнительных полюсов, но ЭДС ек пропорциональна частоте вращения ротора и равна нулю при пуске двигателя в ход. Следовательно, при помощи потока дополнительных полюсов можно осуществить условия идеальной коммутации только при одной определенной частоте вращения. Это едва ли не самое слабое место коллекторных двигателей переменного тока. Если же наличие некомпенсированной трансформаторной ЭДС ет неизбежно в коммутируемых витках, то приходится лишь принять меры, чтобы, с одной стороны, по возможности уменьшить е^ и, с другой стороны, ограничить ток короткого замыкания, создаваемый ЭДС в коммутируемой секции.

В ряде случаев условия нагрузки определяют непосредственно момент, требуемый от двигателя, а не ток. В этих случаях можно пользоваться методом эквивалентного момента: у всех электродвигателей вращающий момент пропорционален произведению тока и потока. У двигателей переменного тока можно приближенно считать постоянным коэффициент мощности. Наконец, магнитный поток можно считать практически постоянным у всех двигателей, кроме двигателей с последовательным и смешанным возбуждением. При таких упрощениях можно считать вращающий момент

Наибольшее распространение в современной электроэнергетике получили трехфазные цепи. Это объясняется рядом их преимуществ как перед другими многофазными цепями, так и перед однофазными цепями переменного тока. Среди этих преимуществ можно отметить следующие: экономичность производства и передачи энергии по сравнению с однофазными цепями; возможность сравнительно простого получения вращающегося магнитного поля, необходимого для трехфазного асинхронного двигателя — одного из самых распространенных двигателей переменного тока; возможность получения в одной установке двух эксплуатационных напряжений — фазного и линейного.

В промышленности и бытовых электроустановках (электроинструменты, вентиляторы, пылесосы и др.) широко применяются маломощные (на десятки ватт) коллекторные двигатели. Если они рассчитаны для работы от постоянного и переменного тока, их называют универсальными. Универсальные двигатели при частоте 50 Гц могут иметь скорость вращения больше 3000 об/мин — предельную для двигателей переменного тока (асинхронных, синхронных).

Метод средних потерь применим для всех двигателей переменного и постоянного тока и является наиболее точным по сравнению с методом эквивалентных величин.

Из многочисленных типов двигателей переменного и постоянного тока для привода той или иной производственной машины должен быть выбран такой двигатель, который наиболее полно удовлетворял бы технико-экономическим требованиям. Это значит, что необходимо выбрать двигатель, наиболее простой по управлению, надежный в эксплуатации, имеющий наименьшую стоимость, вес и габариты, а также высокие энергетические показатели.

Механическая характеристика двигателей переменного тока

Пуск двигателей переменного тока