Электрический привод

 Различают  естественные и искусственные  характеристики электродвигателей.                

 Естественной  механической характеристикой называется  – зависимость оборотов двигателя  от момента на валу при номинальных условиях работы двигателя в отношении его параметров (номинальные напряжения, частота, сопротивление и тому подобное). Изменение одного или нескольких параметров вызывает соответствующее изменение механической характеристики двигателя. Такая механическая характеристика называется искусственной.                

 Для построения  уравнения механической характеристики  асинхронного двигателя воспользуемся  формулой Клоса:                                                      

 

где   М_k – критический момент двигателя;

                                                          

S_k – критическое скольжение двигателя;                                                 

         

l - перегрузочная  способность двигателя (l = 3);       

S_н – номинальное скольжение двигателя                            

                          

где   n_н – скорость вращения ротора;       

  n₁ – синхронная скорость поля статора;                                                        

 

где   f – промышленная частота тока питающей сети, (f = 50 Гц);       

 Р – число  пар полюсов (для двигателя  МТ 51 – 8  Р=4)                                    

 

Номинальное скольжение двигателя МТ 51 - 8                                        

                 

 Критическое  скольжение двигателя

                                                  

 Критический момент двигателя                                      

                 

 Для построения  характеристики в координатах  переходят от скольжения к  числу оборотов на основании уравнения                                                         

n = n₁(1 – S)                

 Скольжением  задаются в пределах от 0 до 1.

Так для  S = 0      n = 750 ^. (1 – 0) = 750 об/мин;              

S = 0.1   n = 750 ^. (1 – 0.1) = 675 об/мин;              

S = 0.2   n = 750 ^. (1 – 0.2) = 600 об/мин;              

S = 0.3   n = 750 ^. (1 – 0.3) = 525 об/мин;              

S = 0.4   n = 750 ^. (1 – 0.4) = 450 об/мин;              

S = 0.5   n = 750 ^. (1 – 0.5) = 375 об/мин;              

S = 0.6   n = 750 ^. (1 – 0.6) = 300 об/мин;              

S = 0.7   n = 750 ^. (1 – 0.7) = 225 об/мин;              

S = 0.8   n = 750 ^. (1 – 0.8) = 150 об/мин;              

S = 0.9   n = 750 ^. (1 – 0.9) = 75   об/мин;         

      S = 1      n = 750 ^. (1 – 1) = 0        об/мин.

При тех же скольжениях  находим по формуле Клоса соответствующие  им моменты:

S = 0                  М = 0  кг ^. м

S = 0.05               кг ^. м

S = 0.1                 кг ^. м

S = 0.15               кг ^. м

S = 0.2                 кг ^. м

S = 0.21               кг ^. м

S = 0.3                  кг ^. м

S = 0.4                    кг ^. м

S = 0.5                    кг ^. м

S = 0.6                    кг ^. м

S = 0.7                    кг ^. м

S = 0.8                    кг ^. м

S = 0.9                     кг ^. м

S = 1                         кг ^. м               

 Пользуясь  этими значениями переходим к  построению естесственной механической  характеристики двигателя МТ 51 –  8  (см. рис.)               

   

16.           Расчёт пускового реостата.

При пуске асинхронные  электродвигатели потребляют из питающей сети значительные пусковые токи. В момент пуска скольжение асинхронного электродвигателя  S = 100%, а в номинальном режиме не превышает 5%.

Значит, в момент пуска вращающееся магнитное  поле статора в 20 раз чаще пересекает обмотку ротора. При пуске, продолжительность которого составляет доли секунды, так возрастает в 5 – 6 раз. За это время обмотка электродвигателя не успеет перегреться, и пусковой ток для него не опасен. Однако большие толчки тока приводят к толчкам напряжения, что неблагоприятно сказывается на режиме работы других потребителей. В связи с этим принимают меры по ограничению пусковых токов асинхронных электродвигателей. В то же время эти двигатели, потребляя большие пусковые токи, развивают сравнительно небольшой вращающий момент. Цель применения искусственных схем пуска асинхронных двигателей – не только снизить пусковые токи, но и повысить пусковые моменты.

Для асинхронного двигателя с фазным ротором сначала  определяется сопротивление фазы ротора:

                                   

где   U₂ – напряжение между кольцами ротора, (U₂ = 197 В);       

S_н – номинальное скольжение (S_н =0.036);  

      I_2н – ток ротора (I_2н = 70.5 А)

Следовательно, сопротивление фазы ротора будет  равно:                                   

    (Ом)               

 Затем определяем  коэффициент небаланса                         

                           

где   Z - число ступеней пускового реостата, (Z = 5)       

 М% - кратность  максимального пускового момента  (М% = 280).                               

 Коэффициент  небаланса равен:

                                                

 Активное  сопротивление одной фазы ротора  при полностью введённом реостате (R₁) определяется из уравнения:                                                  

                                       

           (Ом)

Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя на второй ступени (R₂) определяется из уравнения:                                                        

R₂ = R₁^. g                                       

R₂ = 0.575 ^. 0.64 = 0.368  (Ом)

Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя на третьей ступени (R₃);                                                   

R₃ = R₂ ^. g = R₁^. g²                               

R₃ = 0.368 ^. 0.64 = 0.575 ^. 0.64² = 0.236 (Ом).

Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя  на четвёртой ступени (R₄);                                

                        R₄ = R₃ ^. g = R₁ ^. g³                                

R₄ = 0.236 ^. 0.64 = 0.575 ^. 0.64³ = 0.151 (Ом).

Сопротивление одной фазы ротора при работе двигателя  на пятой ступени (R₅);                                                       

R₅ = R₄ ^. g = R₁ ^. g⁴                                

R₅ = 0.151 ^. 0.64 = 0.575 ^. 0.64⁴ = 0.096 (Ом).               

 Сопротивление  ступени реостата, закорачиваемого  при переходе со ступени на  ступень определяется как разность сопротивлений на двух смежных ступенях:                                                        

DR₁ = R₁ – R₂,                                        

DR₁ = 0.575 – 0.368 = 0.207 (Oм);                                                               

          DR₂ = R₂ – R₃,                                               

      DR₂ = 0.368 – 0.236 = 0.132 (Ом);                                                               

          DR₃ = R₃ – R₄,                                               

      DR₃ = 0.236 – 0.151 = 0.085 (Ом);                                                               

          DR₄ = R₄ – R₅,                                               

      DR₄ = 0.151 – 0.096 = 0.055 (Ом).

Критическое скольжение при введённом резисторе в цепь ротора будет:

а) При   DR₁ = 0.207 (Ом)                                               

             

 б) При  DR₂ = 0.132 (Ом)                               

                        

 в) При  DR₃ = 0.085 (Ом)                                               

                 

 г) При  DR₄ = 0.055 (Ом)                                               

 

Определяем уравнение искусственной механической характеристики:            

 а) При  DR₁, равном 0.207 (Ом);                                               

                 

 б) При  DR₂, равном 0.132 (Ом);                          

                                       

 в) При  DR₃, равном 0.085 (Ом);                                                 

                 

 г) При  DR₄ = 0.055 (Ом);                                                

 

Задаваясь значениями S, подсчитываем соответствующие им моменты.                                    

 Таблица 1.  Результаты расчёта моментов.