Механические и рабочие характеристики.

Механические характеристики.

Механические характеристики двигателей принято подразделять на естественные и искусственные. Естественная характеристика соответствует номинальному напряжению питания и отсутствию добавочных сопротивлений в цепях обмоток двигателя. Если хотя бы одно из перечисленных условий не выполняется, характеристика называется искусственной.

Уравнения электромеханической ω=f(I я) и механической ω=f(M эм.) характеристик могут быть найдены из уравнения равновесия ЭДС и напряжений для якорной цепи двигателя, записанного на основании второго закона Кирхгофа:

U я=E я+I я)(R я+R д), (5.35)

где R я – активное сопротивление якоря.

Семейство механических характеристик при номинальном напряжении на якоре и потоке возбуждения и различных добавочных сопротивлениях в цепи якоря изображено на рис. 5.20,а.

Рабочие характеристики.

Рабочие характеристики двигателя – это зависимости угловой скорости ω, электромагнитного Мэм. и полезного М2 моментов и кпд η от полезной механической мощности на валу двигателя P2=M2ω при номинальном напряжении питания и отсутствии добавочных сопротивлений (рис. 5.20,б).

Однако у рассматриваемых двигателей рабочие характеристики построены не в функции полезной мощности двигателя P2, а в функции тока якоря Iя. Объясняется это тем, что в двигателях постоянного тока электрическая мощность, идущая на преобразование в механическую, поступает через цепь якоря.

46.Устройство, принцип действия асихроннного двигателя Неподвижная часть машины называется статор, подвижная – ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. Станина выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов, из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка. Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.
Принцип работы асинхронных двигателей основан на опыте Араго. Если под горизонтально подвешенным на нити диском из проводящего немагнитного материала (например, из меди) поместить вращающийся подковообразный магнит, то диск начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит.
Это явление объясняется следующим образом. Вращающееся магнитное поле, создаваемое магнитом, индуцирует в диске замкнутые вихревые токи.
Эти вихревые токи, в соответствии с законом Ампера, взаимодействуют с вращающимся магнитным полем, благодаря чему создается вращающий момент. Диск начинает вращаться в ту же сторону, что и поле, причем по мере увеличения скорости диска скорость диска относительно поля уменьшается, что приводит к уменьшению величины индукционных токов в диске и вращающего момента. Диск начинает приостанавливаться, и скорость диска относительно поля увеличивается, что приводит к повышению величины индукционных токов в диске и вращающего момента. В конце концов установится равновесие, при котором диск будет вращаться с некоторой постоянной скоростью, которая меньше скорости вращения магнитного поля, т.е. вращение диска будет асинхронным.

47. Вращающееся магнитное поле. Обычно под вращающимся магнитным полем понимается магнитное поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается с постоянной угловой скоростью. Впрочем, вращающимися называют и магнитные поля магнитов, вращающихся относительно оси, не совпадающей с их осью симметрии (например, магнитные поля звезд или планет).

Вращающееся магнитное поле создают, накладывая два или более разнонаправленных переменных, зависящих от времени по синусоидальному закону, магнитных поля одинаковой частоты, но сдвинутых друг относительно друга по фазе.

Разность фаз для двухфазных систем (два перпендикулярных электромагнита) должна составлять 90°, а для 3-фазных (три электромагнита, направленных в одной плоскости под углом 120° друг к другу) 120

48. Частота вращения магнитного поля асинхронной машины составляет, об/мин:

(7)

п ₁ = 60 f / p,

астоту n₁ называют также синхронной. Частота вращения ротора n зависит от режима работы машины и при работе в двигательном режиме находится в пределах 0<n<n₁. Определим, с какой частотой магнитное поле машины пересекает проводники ротора. Эта частота скольжения поля относительно ротора

(8)

n2 = n1 - n = n1	n1 - n	= n1s
n1

Рассмотрим работу асинхронной машины в различных режимах, которые возникают в диапазоне частот вращения ротора 0 < п < п ₁.

Определим частоту э. д. с. f ₂, которая наводится магнитным полем асинхронной машины в проводниках ротора, об/мин:

(10)

f2 =	pn2	,
60

Если учесть, что n₂ = n₁s [см. формулу (8)], то можно записать

(11)

f2 =	pn1	s = fs.
60

Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного двигателя характеризуется величиной скольжения s = (n1 - n2) / n2, где n1- синхронная скорость вращения поля, об/мин, n2 - скорость вращения ротора асинхронного двигателя, об/мин.

 

Действующее значение ЭДС, наводимой этим полем в одной фазе обмотки статора определяется выражением:

E ₁=4,44 w ₁ k ₁ f Φ,

где: k ₁=0.92÷0.98 –обмоточныйкоэффициент;
f ₁= f –частотасети;
w ₁ – число витков одной фазы обмотки статора;
Φ – результирующее магнитное поле в машине.

Запишем уравнение равновесия для одной фазы короткозамкнутого ротора.

При неподвижном роторе.

При вращающемся роторе.