Шпаргалки по электротехнике (стр. 14 из 16)
 |
Анализ механической характеристики показывает, что при включении двигателя в сеть, когда вращающееся поле имеет частоту вращения n1 , а ротор еще неподвижен (n2=0, s=1), на роторе создается начальный пусковой момент Мп, выражение для которого получим из при s=1:
Под действием момента Мп ротор двигателя приводится во вращение, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент увеличивается. При критическом скольжении sкр момент достигает максимального значения. Критическое скольжение sкр пропорционально активному сопротивлению обмотки ротора: sкр=r'2/(x1+x'2).Максимальный электромагнитный момент асинхронного двигателя, Нм,
После достижения моментом значения Мmax частота вращения ротора продолжает увеличиваться, а момент — уменьшаться. Так продолжается до тех пор, пока электромагнитный момент М не станет равным сумме противодействующих моментов: М=Мо+М2=Мст, где Мо — момент холостого хода, М2—полезный нагрузочный момент, создаваемый рабочей машиной, приводимой во вращение двигателем. Пусть M2 соответствует номинальной нагрузке двигателя, тогда установившийся режим работы двигателя определится точкой на механической характеристике с координатами М=Мном и s=sном, где Мном и sном—номинальные значения электромагнитного момента и скольжения. Из анализа механической характеристики следует, то устойчивая работа асинхронного двигателя будет при скольжениях s<sкр, т.е. на участке ОА механической характеристики, где изменения нагрузки на валу Д сопровождаются соответствующими изменениями эл-маг момента. Так если Д работал в режиме номинальной нагрузки, а затем нагрузочный момент М2 на валу увеличился до M'2 то равенство моментов нарушится (Мном<Мо+М'2) частота вращения ротора начнет убывать, скольжение s -увеличиваться. Это приведет к росту эл-маг момента до значения М', равного сумме противодействующих восстановится. Асинхронные двигатели общего назначения малой мощности имеют перегрузочную способность l=2,0—2,2 .2. Дугогасительные устройства.
Билет №23
1. Исполнительные асинхронные двигатели. Принципы управления исполнительными асинхронными двигателями.
Двухфазные асинхронные двигатели получили наибольшее применение в качестве исполнительных двигателей. На статоре такого двигателя расположена двухфазная обмотка. Одна из обмоток фазы статора - это обмотка возбуждения 0В. Она постоянно включена в сеть переменного тока на неизменное напряжение U1. Другая обмотка фазы статора — это обмотка управления ОУ, на нее подают сигнал управления напряжением Uy от блока управления БУ Для работы асинхронного исполнительного двигателя необходимо, чтобы обмотка статора создавала вращающееся магнитное поле. Условие возникновения такого поля - наличие в двигателе пространственного и временного сдвига МДС обмоток фазы статора. Пространственный сдвиг МДС обеспечивается конструкцией двигателя: обмотки фазы статора расположены так, что их оси сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 90 эл. град. Временной (фазовый) сдвиг МДС создается включением обмоток статора по специальным схемам, содержащим фазовращатель или фазосдвигающий конденсатор в цепи одной из обмоток фазы. Для управления асинхронными исполнительными двигателями применяют три способа: амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый. 
При амплитудном управлении напряжение управления Uу независимо от его значения имеет фиксированный фазовый сдвиг на 90° относительно напряжения U1. Управление исполнительным двигателем выполняетсяпутем изменения значения (амплитуды) напряжения управления. Изменение частоты вращения и электромагнитного момента вызвано тем, что при равенстве МДС обмоток фазы статора (Fу = fв) вращающееся поле в двигателе круговое, а при изменении напряжения Uy равенство нарушается, поле становится эллиптическим и на ротор двигателя действуют не только прямой (вращающий), но и обратный (тормозящий) момент. Реверс двигателя при амплитудном управлении достигается изменением фазы Uy на 180°. Относительное значение напряжения управления при амплитудном управлении определяется эффективным коэффициентом сигнала aе=k Uу/U1, где к=kобв*wв/(кобу*wу),кобв и koбу — обмоточные коэффициенты обмоток возбуждения и управления; wв и wу число витков в этих обмотках. Круговое вращающееся поле статора соответствует ае=1. При фазовом управлении напряжение управления имеет постоянное значение (амплитуду) Uy=U1/k, управление двигателем выполняется путем изменения угла фазового сдвига этого напряжения относительно U1 в диапазоне b =0 —90° (рис. в). Коэффициент сигнала при фазовом управлении а = sinb. При фазовом сдвиге между напряжениями Uу и U1 на угол b = 90° вращающееся поле статора круговое и а=1. Если b<90°, магнитное поле статора становится эллиптическим, если b =0—пульсирующим. Если b<0, т. е. угол фазового сдвига отрицательный, то двигатель изменяет направление вращения ротора. При амплитудно-фазовом управлении в цепь обмотки возбуждения 0В включают фазосдвигающий конденсатор С. При изменении значения (амплитуды) напряжения управления Uу изменяется ток в обмотке управления и возбуждения: это приводит к изменению как величины, так и фазы напряжения на обмотке возбуждения Uв. Емкость конденсатора С выбирается такой, чтобы при номинальном напряжении управления Uном и неподвижном роторе( n2=0) вращающее поле двигателя было круговым. Этому режиму соответствует коэффициент сигнала а=а0. Сравнение способов а)линейность механ и регул хар-к выше всего при фазовом управлдении(ампл-фаз самое большое отклонение) б) Мощность при ампл и ампл-фаз практически одинакова и пропорц квадрату коэф сигнала, при фаз сигнал не влияет на мощность. В) наиболее прост фазовый, так как не требует спец. Средств для сдвига фаз между напряжением управления и возбуждения.
2. Электроизмерительные приборы с электромагнитным измерительным механизмом.
Электромагнитный механизм состоит из неподвижной катушки и укрепленной на оси подвижной пластины из магнитомягкого материала. При подаче в катушку постоянного тока создается магнитное поле, которое намагничивает пластину, стремящуюся втянуться внутрь катушки. Возникающий вращающий момент пропорционален квадрату тока: Mвр»C*I2. При подаче в катушку синусоидального тока i=Im*sinwt возникает вращающий момент, мгновенное значение которого пропорционально квадрату мгновенного значения тока: врt»C*i2. Подвижная часть механизма обладает инерцией и поэтому реагирует на значение момента Mвр: Mвр»1/T*òT0 C*i2 dt»C*I2.
Вращающий момент механизма в цепи переменного тока пропорционален квадрату действующего значения тока: I=Ö(1/T*ò i2 dt). Угол отклонения подвижной части и указателя a, укрепленного на оси, также пропорционален квадрату тока: a»C2*I2. Квадратичная шкала очень неудобна, поэтому ее стараются сделать более равномерной, подбирая соответствующую форму ферромагнитной пластины. При этом удается получить шкалу, которая неравномерна только в начальной части. Кроме механизма с плоской катушкой применяют механизмы с круглой катушкой и с магнитопроводом. Последний усиливает магнитное поле катушки и устраняет влияние внешних магнитных полей. Электромагнитные приборы, в которых используются электромагнитные механизмы, применяют для измерений в цепях постоянного и переменного токов в качестве амперметров и вольтметров, а также фарадметров и фазометров. Амперметры изготавливают однопредельными и многопредельными путем секционирования катушки. Вольтметры обычно выполняют на несколько пределов измерения с использованием ряда добавочных резисторов.
Билет №24
1. Гистерезисный двигатель.
это синхронный двигатель, вращающий момент которого создается за счет магнитного гистерезиса материала ротора. Статор такого двигателя имеет обычную трехфазную или двухфазную обмотку с конденсаторами, которые создают вращающееся магнитное поле, а ротор представляет собой стальной цилиндр, выполненный из магнитно – твердого металла ( имеющую широкую петлю гистерезиса) без обмотки т.к применение обычной электротехн стали не уместно т.е не позволяет получить достаточно большой электромагнитный момент. Для экономии дорогих спец сплавов роторы изготавливают в виде массивного или шихтованного из отдел пластин кольца кобальтовой стали. Ротор гистерезисного двигателя намагнич-ся под действием магнитного поля статора. При синхронной частоте вращения ротор неподвижен относит. вращ магнитного поля статора и ось магнитного поля ротора отстает отоси поля статора на угол θг и возникают тангенциальные составляющие. Магнитное значение угла θг определ только св-ми материала ротора. При пуске двигателя когда частота вращения ротора не равна n1, кроме гистерезисного момента Мг появляется также асинхронный момент Мас возникающий в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля с вихревыми токами, индуцируемыми этим полем в роторе. Результ момент равен Мрез=Мг+Мас. Гистерезисные двигатели могут работать как в синхронном, так и в асинхронном режимею Однако работа двигателя в асинхронном режиме не экономична т.к при этом возникают значительные потери энергии в роторе. Одной из разновидностью ГД яв-ся двигатель с экранированными полюсами. Ротор в таком двигателе вращается в одну сторону от экранированной части полюса к неэкранированной. Достоинством ГД яв-ся простота конструкции, надежность в работе, малый пусковой момент, высокий КПД –60%, бесшумность. К недостаткам относится повышенная стоимость и склонность к качаниям при резких изменениях нагрузки.