Характеристикам двигателей

Предварительно двигатель выбирают так же, как и при расчете по методу средних потерь. Затем для каждого участка графика нагрузки по имеющимся рабочим характеристикам двигателя находят токи; по формуле (4.13) вычисляют эквивалентный ток двигателя и сопоставляют его с номинальным током

Предварительно двигатель выбирают так же, как и при расчете по методу средних потерь. Затем для каждого участка графика нагрузки по имеющимся рабочим характеристикам двигателя находят токи. По (1.24) вычисляют эквивалентный ток двигателя и сопоставляют его с номинальным током. Двигатель выбран правильно, если соблюдается условие /эк=^/ном. Метод эквивалентного тока может быть применен для любого электродвигателя.

Из полученного выражения следует, что с уменьшением момента нагрузки (и тока якоря) частота вращения двигателя стремится к бесконечности, а с увеличением момента — резко снижается, т. е. механическая характеристика двигателя сравнительно «мягкая». В зоне больших нагрузок машина насыщается, поток изменяется незначительно, и характеристики по форме приближаются к характеристикам двигателя с независимым возбуждением.

Коэффициент /Св, строго говоря, не является постоянным в связи с нелинейностью характеристики двигателя, однако при определении передаточных функций регуляторов его можно считать постоянным. Коэффициент Ки может быть найден по характеристикам двигателя и определяется следующим образом:

Синхронный двигатель, получающий питание от преобразователя частоты со звеном постоянного тока, управляемого в функции угла поворота ротора, называется вентильным. Механические характеристики вентильного двигателя аналогичны механическим характеристикам двигателя постоянного тока, управляемого изменением напряжения на якоре. Например, диапазон регулирования частоты вращения вентильного двигателя, разработанного для привода бурового насоса, достигает 20:1.

Полностью учесть все требования технического задания к характеристикам двигателя при выборе размеров магнитопровода и обмотки машины, не ориентируясь на данные выпущенных машин, невозможно. Поэтому перед началом расчета следует детально изучить конструкцию базового двигателя, критически оценить принятые в ней соотношения размеров, уровни электромагнитных нагрузок и другие данные и лишь после этого приступить к расчету. Расчет асинхронных машин начинают с определения главных размеров: внутреннего диаметра статора D и расчетной длины магнитопровода /§. Размеры D и /§ связаны с мощностью, угловой скоростью и электромагнитными нагрузками выражением машинной постоянной:

Форма паза и конструкция обмотки короткозамкнутого ротора определяются требованиями к пусковым характеристикам двигателя и его мощностью. В асинхронных двигателях мощностью до 50—60 кВт обычно выполняют грушевидные пазы и литую обмотку из алюминия ( 8.38,а) . Размеры паза выбирают такими, чтобы зубцы ротора имели параллельные грани. Круглые пазы ( 8.38,6), применявшиеся ранее в машинах малой мощности, в настоящее время почти не применяют из-за получающейся большой неравномерности сечений зубцов.

По известным механическим характеристикам двигателя и нагрузки строим зависимое™ со = /(AM) и v = f(l/m(t)) ( 6.3,6, в). Для заданных значений относительной частоты вращения путем графического интегрирования функции v = /(l//n(v)), т. е. определяя площадь, заключенную между осями координат, функцией l/m(v) и заданной частотой v, определяем относительное время, за которое двигатель наберет эту частоту вращения. На 6.3, в в качеетве примера заштрихована площадь, дающая относительное время разгона двигателя до vt. Полученные значения чаетот враще-

параллельная обмотка (/B.m^m>/B.c^c), то характеристики двигателя со смешанным возбуждением по своим свойствам приближаются к характеристикам двигателя с параллельным возбуждением. Его скоростная (механическая) характеристика более мягкая, так как с ростом нагрузки поток последовательной обмотки увеличивается, а скорость вращения уменьшается в большей мере (кривая 2 на 12.29), чем у двигателя с параллельным возбуждением (кривая /). Пусковые и перегрузочные свойства двигателя со смешанным возбуждением лучше, чем у двигателя с параллельным возбуждением.

Если основную роль играет последовательная обмотка (!B.CWC> >/в.ш^л), то характеристики двигателя со смешанным возбуждением по своим свойствам приближаются к характеристикам двигателя с последовательным возбуждением. Его скоростная характеристика (кривая 3 на 12.29) мягкая. При пуске двигатель развивает большой пусковой момент, а при перегрузках значительно увеличивает вращающий момент. Наличие параллельной обмотки ограничивает скорость двигателя при малых нагрузках, и он может работать при нагрузке на валу менее 0,25РН и даже в режиме холостого хода. Регулирование скорости двигателя со смешанным возбуждением производится аналогично регулированию скорости двигателя с параллельным возбуждением.

Если параметры схемы выбраны так, что пульсация тока не превосходит 5... 10%, то работа двигателя обычно удовлетворительна. Скоростные и механические характеристики двигателя 1, 2 к 3 ( 7.32), полученные при различных коэффициентах регулирования а в таком режиме работы аналогичны соответствующим характеристикам двигателя при изменении питающего напряжения U.

Остановимся кратко на двигателях с полым ротором ( 10.44). Они могут быть однофазными, двухфазными и трехфазными. Статор и обмотка статора таких двигателей выполняются соответственно как в трехфазных или однофазных двигателях, ротор же представляет собой полый цилиндр, изготовленный из латуни, меди или алюминия и расположен в зазоре сердечника статора. Двигатель состоит из корпуса /, внешнего 2 и внутреннего 3 сердечников статора, между которыми расположен полый ротор 4, обмотки статора 5, подшипниковых щитов 6, вала 7 и подшипников 8. Принцип действия и характеристики подобных двигателей аналогичны принципам действия и характеристикам двигателей с короткозамкнутым ротором. Главное их отличие — малая инерционность ротора, что очень важно в системах, быстро реагирующих на вводимый сигнал.

Уточненные в § 10-13 параметры машины при номинальном режиме работы используют для расчета соответствующих параметров при нагрузках, отличающихся от номинальной, в результате чего могут быть построены рабочие характеристики машин. К основным рабочим характеристикам двигателей относятся зависимости n, M2, r\, I=f(P2), у генераторов — U, r\=f(Pz).

Выбирая ту или иную конструкцию клетки, форму и размерные соотношения стержней, следует исходить из требований к пусковым характеристикам двигателей и возможности размещения паза на зубцовом делении ротора, при котором обеспечивается нормальный уровень индук-

К основным характеристикам двигателей постоянного тока относятся: рабочие М, п, IH,r\,Pi = f (Pz) (или /(/я)) при /в = const и U = const и механическая п = / (УИ) при [/ = const и /в= const.

Приводы вспомогательных механизмов, к которым относятся краны, рольганги, качающиеся столы, шлеп-перы, нажимные устройства, .кантователи, летучие ножницы и др., имеют мощности от 3 до 2-740 кв1 и проектируются до 2-1 350 кет. Большинство механизмов работает в повторно-кратковременном режиме с ПВ-15— 40% и частыми пусками и реверсами, число которых доходит до 1 000 в 1 ч. В таких условиях применение привода по системе ДГД или УРВД имеет ряд преимуществ, с одной стороны — по пусковым, нагрузочным и регулировочным характеристикам двигателей постоянного тока, а с другой — по более надежной работе бесконтактных схем.

К пусковым характеристикам двигателей предъявляются следующие требования. При пуске двигатель должен развивать достаточный пусковой момент, близкий к номинальному. Схема пуска должна быть простой. Число пусков двигателя является ограниченным и определяется условиями повторного включения (ПВ). Двигатель нормального исполнения мощностью 3—10 кет допускает до 10 включений в час. Как правило, короткозамкнутые асинхронные двигатели запускаются прямым включением в сеть (прямой пуск). Если двигатель соизмерим по мощности с сетью и прямой пуск вызывает значительное снижение напряжения сети из-за большого пускового тока, то применяют пуск с понижением напряжения.

Уточненные в § 10-13 параметры машины при номинальном режиме работы используют для расчета соответствующих параметров при нагрузках, отличающихся от номинальной, в результате чего могут быть построены рабочие характеристики машин. К основным рабочим характеристикам двигателей относится зависимости п, М2, т), I=f(P2), у генераторов—U, r\—f(P2).

Проблема регулирования скорости электродвигателей вообще и, в частности, асинхронных двигателей, имеет важнейшее эксплуатационное значение. В целом ряде отраслей промышленности к регулировочным характеристикам двигателей предъявляются весьма высокие требования как в отношении пределов и плавности регулирования, так И его экономичности. В отношении регулировочных характеристик асинхронные двигатели уступают двигателям постоянного тока и притом в тем большей степени, чем шире пределы регулирования. В направлении улучшения регулировочных характеристик асинхронных двигателей была проделана весьма значительная работа, однако асинхронному двигателю не удалось вытеснить двигатель постоянного тока из области установок с повышенными требованиями к регулировочным свойствам электродвигателя.

включают не все составляющие целевой функции и не все ограничения. Это относится, в частности, к показателям надежности и, виброакустическим характеристикам двигателей. Так как они сравнительно мало зависят от электромагнитных и тепловых расчетов, их обычно определяют вне программы оптимального проектирования, а результаты соответствующих расчетов учитывают при окончательном выборе конструкции двигателя.

Воздушный зазор. При выборе зазора исходят из следующих соображений. При малом зазоре уменьшается требуемая МДС обмотки статора, вследствие чего уменьшается ток холостого хода и возрастает коэффициент мощности. С другой стороны, при уменьшении воздушного зазора увеличиваются амплитуды высших гармоник магнитного поля в зазоре, что приводит к увеличению добавочных потерь, добавочных моментов и возрастанию магнитного шума машины. В связи с увеличением требований к виброакустическим и пусковым характеристикам двигателей преобладает тенденция к увеличению воздушного зазора. Наименьший воздушный зазор, который могут обеспечить технология и оборудование, применяемые при производстве асинхронных двигателей, составляет 0,25 мм. Установление воздушного зазора для двигателей с различной высотой оси вращения и различным числом полюсов производится по эмпирическим формулам, учитывающим опыт производства и эксплуатации проверенных конструкций.

Выбирая ту или иную кострук-цию клетки, форму и размерные соотношения стержней, следует исходить из требований к пусковым характеристикам двигателей и возможности размещения паза на зуб-цовом делении ротора, при котором обеспечивается нормальный уровень индукции в зубцах и ярме. Кроме того, необходимо учитывать влияние размерных соотношений пазов на индуктивное сопротивление обмотки ротора. При любой конфигурации паза уменьшение ширины верхней части стержней и увеличение их высоты приводят к увеличению пускового момента, но одновременно увеличивается коэффициент магнитной проводимости паза и растет индуктивное сопротивление обмотки ротора. Это в некоторых случаях может играть положительную роль — как фактор, ограничивающий пусковые токи, но в то же время увеличение индуктивного сопротивления ротора приводит к ухудшению коэффициента мощности при номи-