АД. Механические характеристики АД при различных режимах работы
Чтобы получить уравнения механических характеристик АД, используем упрощенную схему замещения АД.
Рис.40 Приведенная Г-образная схема замещения АД
В этой схеме замещения реальные электромагнитные связи между статором и ротором заменены электрическими (гальваническими). Кроме того, в этой схеме замещения параметры обмотки ротора приведены к параметрам фазы статорной обмотки, а также в схеме замещения учитывается механическая нагрузка на валу двигателя.
- напряжение, приложенное к фазе статорной обмотки;
- ток фазы статорной обмотки;
- приведенный ток в обмотке ротора, без учёта влияния ветви намагничивания;
- активное сопротивление фазы обмотки статора;
- индуктивное сопротивление статора;
- приведенное индуктивное сопротивление ротора;
- приведенное активное сопротивление ротора с учётом механической нагрузки на его валу;
- скольжение,
;
- скорость ВМП,
,
- число пар полюсов.
Будем считать потери двигателя равными нулю, следовательно:
,
,
,
,
,
. (28)
Уравнение (28) описывает зависимость электромагнитного момента двигателя от напряжения , приложенного к статору, угловой скорости ВМП , нагрузки двигателя (в этом выражении она представлена скольжением ), которая в свою очередь определяет скорость ротора.
Если в (28) подставим значения скольжения от -1 до +1 и подставим те же значения в уравнение (29), то получим уравнения характеристик зависимости момента от скольжения ( ), а также скорости вала двигателя, от вращающего момента ( ).
(29)
Рис.41 Механическая характеристика АД -
Рис.42 Механическая характеристика АД -
Обе характеристики имеют ярко выраженные точки экстремума. При этом область описывает двигательный режим работы ( ), а область характеристик описывает генераторный режим при котором . При этом значения критический момент в генераторном режиме больше, чем значения в двигательном режиме. Определим точки экстремума, для этого продифференцируем уравнение (28), приравняем 1-ую производную к 0 и решим относительно .
Найденное значение скольжения - критическое:
(30)
Поставив (30) в (28), решим его относительно момента , которое будет равно , то получим:
(31)
В уравнениях (30), (31) знак «+» указывает на двигательный режим, «-»- на генераторный режим.
Следовательно, критический момент в генераторном режиме по модулю больше, чем в двигательном режиме. Кроме того, для анализа механических характеристик в двигательном режиме, необходимо определить значение момента, развиваемого двигателем при скольжении , т.е. при неподвижном роторе (пускового момента):
(32)
Механические характеристики, построенные в соответствии с уравнениями (28) - (32) - механические характеристики в параметрических координатах.
Если они построены при номинальных , и при отсутствии добавочных сопротивлений в цепи ротора, то такие характеристики называют естественными, в противном случае искусственными.
Построим семейства искусственных характеристик в двигательном режиме при изменении одного из трех параметров (далее рассмотрим только в двигательном режиме).
1. - реостатные характеристики.
Рис.43а Семейство реостатных характеристик в двигательном режиме АД -
Рис.43б Семейство реостатных характеристик в двигательном режиме АД -
При увеличении добавочного сопротивления , вводимого в цепь ротора, критический момент не меняется, а пусковой момент растёт (чем выше активное сопротивление ротора, тем больше ). Вследствие чего увеличивается линейный наклон механических характеристик, которые называются реостатными. Т.е. чем больше сопротивление , тем меньше жёсткость, следовательно, больше наклон механических характеристик.
2. (можно только понизить напряжение).
Рис.44а Семейство характеристик в двигательном режиме АД при понижении напряжения -
Рис.44б Семейство характеристик в двигательном режиме АД при понижении напряжения -
При снижении напряжения:
а) уменьшается критический момент , снижается перегрузочная способность двигателя;
б) уменьшается пусковой момент , т.е. снижается вероятность успешного запуска двигателя;
в) снижается жесткость характеристик в рабочей части.
3.
Рис.45а Семейство характеристик в двигательном режиме АД при изменении частоты -
Рис.45б Семейство характеристик в двигательном режиме АД при изменении частоты -
При увеличении частоты уменьшаются критический и пусковой моменты, скорость увеличивается, а при уменьшении - наоборот.
Представленное семейство механических характеристик было построено на основании уравнений (28)-(32). Эти расчёты требуют сложных и громоздких промежуточных вычислений, в которых определяют, в частности, активное и индуктивное сопротивление обмоток статора и ротора. Эти расчёты при решении некоторых инженерных задач могут быть неоправданны, поэтому используют метод построения механических характеристик с применением формулы Клосса, который позволяет использовать для этой цели паспортные данные двигателя.
Дата добавления: 2015-05-08; просмотров: 3891;