Методические указания и домашняя контрольная работа учебной дисциплины «Электрический привод» (стр. 3 из 12)
Скорость на искусственной характеристике
wи=wе×
(4)или в относительных величинах
wи*=wе*× 
(5)
где гдв - внутреннее сопротивление двигателя; r - заданное внешнее сопротивление.
Из курса «Электрические машины» известно, что электрическая машина обратима, т. е. может работать не только в двигательном, но и в генераторном режиме.
Генераторные режимы в электроприводах используются для торможения. Учащемуся необходимо, разбирая тормозные режимы, четко уяснить физическую сторону процесса,
разобраться в направлении токов в генераторных режимах относительно приложенного напряжения или относительно направления тока в двигательном режиме. Необходимо уяснить, от чего зависит длительность процесса торможения. Необходимо также уяснить, что для двигателя с параллельным возбуждением аналитическое выражение механической характеристики в тормозных режимах можно получить из уравнения механической характеристики двигательного режима.Так, например, для режима динамического торможения двигателя с параллельным или независимым возбуждением уравнение механической характеристики будет иметь вид
w= - 
(6)
Так как в уравнении механической характеристики
w = 
(7)
Величина U=0 (якорь двигателя отключается от сети и замыкается на резистор).
Разобрав способы получения искусственных характеристик двигателей постоянного тока, необходимо научиться их строить в системе координат с соблюдением выбранного масштаба скорости вращения и момента.
Говоря о тормозном режиме двигателя с последовательным возбуждением, необходимо помнить, что двигатель с последовательным возбуждением нельзя перевести в генераторный рекуперативный режим повышением скорости, так как двигатель не имеет конечной скорости идеального холостого хода.
Вопросы для самоконтроля
1. Что называется механической характеристикой электродвигателя?
2. Какая механическая характеристика называется естественной и какая – искусственной?
3. Что такое перепад скорости?
4. Как определить скорость идеального холостого хода двигателя с параллельным или независимым возбуждением?
5. Начертить (принципиально, без расчета) механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в двигательном режиме:
а)при U=const, Ф=const и Rдоп =var;
б)при U=var, Ф=const и Rдоп = 0;
в)при U=const, Ф=var и Rдоп = 0.
6. Начертить (без расчета) естественную характеристику двигателя с последовательным возбуждением, объяснить ее.
7. Как перевести двигатель с параллельным возбуждением в генераторный рекуперативный режим? Начертить характеристики этого режима, объяснить физическую сущность процесса торможения.
8. Какими способами можно перевести двигатель с параллельным возбуждением в режим противовключения? Начертить механические характеристики, объяснить физическую сторону процесса торможения.
9. Какими способами можно перевести двигатель с последовательным возбуждением в режим динамического торможения? Дать сравнительную оценку способам перевода.
10. Начертить (без расчета) характеристики двигателя параллельного возбуждения при шунтировании якоря. Объяснить сущность происходящего процесса и вид характеристик.
11. Почему двигатель с последовательным возбуждением нельзя перевести повышением скорости якоря в режим рекуперативного торможения?
Тема 1.3. Режим работы и характеристики
электродвигателей переменного тока
Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя. Перегрузочная способность. Механические характеристики при введении в цепь ротора сопротивления, при питании пониженным напряжением. Механические характеристики в тормозных режимах: генераторном с отдачей энергии в сеть, противовключении, динамическом. Ограничение пусковых токов. Механическая и угловая характеристики синхронного двигателя. Перегрузочная способность. Пуск синхронных двигателей. Форсировка возбуждения. Регулирование реактивной мощности.
Литература: [1] стр. 36-58 , [3] стр. 58-90.
Методические указания
Успешное изучение темы возможно только при знании соответствующих тем курса «Электрические машины». При изучении механических характеристик асинхронного двигателя учащийся прежде всего должен уяснить смысл тех величин, которые входят в уравнение механической характеристики: критического момента, критического скольжения, приведенного активного и реактивного сопротивлений цепи ротора. Для построения механической характеристики асинхронного двигателя по каталожным данным необходимы величины: Рн- номинальная мощность, пн - номинальная скорость вращения, l=
- кратность максимального момента. Пользуясь этими величинами, по известным формулам определяют: Мн— номинальный момент двигателя, sH — номинальное скольжение, Мк — критический момент.Воспользовавшись уравнением механической характеристики для номинального режима (сопротивлением обмотки статора пренебрегают и, следовательно, считают q = 0), определяют критическое скольжение
(8)
После этого, задаваясь скольжением s, по уравнению механической характеристики подсчитывают соответствующие моменты М и строят характеристику M=f(s). Для построения характеристики n = f(M) скольжение выражается через скорость вращения
n —nc(l—s), (9)
где nc – синхронная скорость двигателя.
Имея в виду, что w =
можно построить механическую характеристику w = f(M).Искусственную характеристику асинхронного двигателя с фазным ротором при введении в цепь ротора добавочного сопротивления можно построить по выражению
S1¢=S1 
(10)
где S¢1 – скольжение на искусственной характеристике при некотором моменте нагрузки М1; Si - скольжение на естественной характеристике при том же моменте М1; S'K и SK1 - критические скольжения при работе двигателя на искусственной и естественной характеристиках соответственно.
Асинхронный двигатель может работать в тех же генераторных режимах, что и двигатель постоянного тока. Учащемуся следует уяснить, какими способами можно перевести асинхронный двигатель в генераторный режим, разобрать физическую сторону происходящих явлений. Особенно надо обратить внимание на режим динамического торможения. При этом следует рассмотреть способы соединения обмоток статора при динамическом торможении.
Рассматривая способы пуска асинхронных двигателей, следует иметь в виду, что современные электрические сети имеют достаточно большую мощность. Это позволяет короткозамкнутые двигатели пускать прямым включением в сеть. С целью ограничения пускового тока, если это требуется, или с целью получения необходимых пусковых характеристик в цепь статора включаются активные сопротивления, дроссели, автотрансформаторы. При этом не следует забывать, что включение сопротивлений в цепь статора вызывает снижение напряжения на обмотках, а следовательно, и значительное снижение вращающего момента.
При изучении механических характеристик синхронных двигателей следует уяснить значение угловой механической характеристики, дающей представление о характере изменения вращающего момента двигателя. Следует обратить внимание на соотношение пускового и входного моментов двигателя при асинхронном пуске. Способы пуска синхронного двигателя те же, что и асинхронного короткозамкнутого, но в виду их большей мощности ограничение пусковых токов производится чаще. Способность синхронного двигателя создавать в сети опережающие токи используется для компенсации реактивной мощности. Отдаваемая в сеть реактивная мощность используется для возбуждения асинхронных двигателей, трансформаторов, аппаратов и других потребителе, имеющих обмотки.
Вопросы для самоконтроля
1. Написать уравнение механической характеристики асинхронного двигателя, объяснить смысл входящих в него величин.
2. Начертить естественную характеристику асинхронного двигателя, указать характерные точки и область устойчивой работы двигателя.
3. Начертить механические характеристики в режиме динамического торможения, в режиме противовключения, в рекуперативном режиме. Объяснить их положение в системе координат.
4. Объяснить процесс перехода двухскоростного двигателя с большей скорости на меньшую при переключении числа полюсов. Показать графически переход с одной механической характеристики на другую.
5. Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей? Как зависит момент асинхронного двигателя от напряжения на обмотке статора?
6. Как изменяется вид механической характеристики асинхронного двигателя, работающего в двигательном режиме, при изменении сопротивления цепи ротора?