Механические характеристики

Электромагнитные мощности для полей прямой и обратной последовательностей:

(2.69)

. (2.70)

Мощность поля обратной последовательности создает тормозной момент, следовательно, она является отрицательной. Поэтому результирующая мощность двигателя:

(2.71)

Вращающий момент двигателя

. (2.72)

Выразим момент в относительных единицах, приняв за базовую величину значение момента

при круговом вращающемся поле

и неподвижном роторе

. Так как

, (2.73)

то относительный момент

, (2.74)

откуда

. (2.75)

По этой формуле строится механическая характеристика исполнительного двигателя в относительных единицах

, т.е. общая для всех двигателей (при идеализированных условиях) независимо от их индивидуальных свойств, абсолютного значения момента, скорости вращения и т. д. При неизменном значении коэффициента сигнала зависимость является линейной (рис.2.27а).

б)

а)

Рис.2.27. Механические (а) и регулировочные (б) характеристики идеализированного двигателя с амплитудным управлением.

С уменьшением

, она становится “мягче”. Это является недостатком асинхронного исполнительного двигателя. Относительный момент при трогании численно равен эффективному коэффициенту сигнала

. Скорость холостого хода можно получить из условия

(2.76)

Снижение скорости холостого хода при меньших значениях

объясняется тормозящим действием обратного поля.

Так как в двигателе с полым немагнитным ротором основной составляющей тока статора является ток холостого хода, то ток статора с изменением режима работы двигателя изменяется мало. Мало изменяется и мощность возбуждения, увеличиваясь на 10 – 20% при переходе от режима короткого замыкания к холостому ходу. Мощность управления при амплитудно-фазовом управлении, как и при амплитудном управлении, пропорциональна коэффициенту сигнала и сравнительно мало зависит от скорости вращения. Все другие характеристики (механическая мощность, КПД и др.) при амплитудно-фазовом управлении мало отличаются от характеристик двигателя при амплитудном управлении.

Достоинством амплитудно-фазового управления является сравнительная простота схемы и возможность получения значительных пусковых моментов, недостатком – некоторое снижение устойчивости в зоне малых скоростей.

2.4.9. Электромеханическая постоянная времени исполнительных двигателей

Время разгона исполнительного двигателя определяется, главным образом, электромеханическими переходными процессами, т. к. из-за значительного активного сопротивления электромагнитные переходные процессы в них быстротечны. Электромеханическая постоянная времени

примерно на порядок больше электромагнитной постоянной времени

. Значение

определяется из основного уравнения динамики для двигателя при условии разгона его ротора от неподвижного состояния до скорости холостого хода при статическом моменте на валу

. При этих условиях основное уравнение динамики

принимает вид

, (2.105)

где

- момент инерции ротора.

Обычно электромеханическую постоянную времени определяют исходя из пускового момента

. Для идеализированного двигателя при прямолинейной механической характеристике

, (2.106)

где

- скорость холостого хода.

Следовательно, можно записать

или

Решив это уравнение, получим

, (2.107)

где

- электромеханическая постоянная

времени:

(2.108)

Физически электромеханическая постоянная времени представляет собой время, необходимое для разгона двигателя от неподвижного состояния до достижения скорости холостого хода при постоянном моменте на валу

. В действительности момент, действующий на вал ротора в процессе разгона уменьшается, вследствие чего время разгона до скорости

оказывается большим

.

В двигателе с амплитудным управлением

, (2.109)

где

- синхронная скорость, соответствующая круговому вращающемуся полю и пусковому моменту

.

Поэтому

. (2.110)

Из этого выражения следует, что при амплитудном управлении постоянная времени растет с уменьшением эффективного коэффициента сигнала, т. к. уменьшается величина пускового момента. При фазовом управлении

. Поэтому

. (2.111)

Следовательно, при этом способе управления постоянная времени

не зависит от коэффициента сигнала

. Это объясняется тем, что при фазовом управлении механические характеристики параллельны – при уменьшении коэффициента сигнала пропорционально ему уменьшается момент при пуске и скорость холостого хода. В результате время разгона не изменяется. При амплитудном же управлении уменьшение сигнала приводит к такому же уменьшению момента, но скорость холостого хода уменьшается в меньшей степени. Так, например, при коэффициенте сигнала

пусковой момент в 2 раза меньше, чем при

, а скорость холостого хода составляет 0,8 от скорости при

.

Естественно, что время разгона двигателя с уменьшением коэффициента сигнала растет.

Из выражений для постоянной времени

следует, что она зависит от отношения

и скорости

. Она возрастает с увеличением момента

и частоты

питающей сети. При увеличении числа полюсов

величина

уменьшается. Двигатели, рассчитанные на работу при пониженной частоте, несмотря на то, что они обычно выполняются многополюсными, имеют большую постоянную времени, чем машины, рассчитанные на работу при частоте 50 Гц.

Содержание раздела

Главная сайта