Механические характеристики электроприводов

Warning: Undefined array key 8 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 73

Warning: Undefined array key 8 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 74

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 73

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 74

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 73

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 74

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 73

Warning: Undefined array key 9 in /var/www/electro-scooterz.ru/data/www/electro-scooterz.ru/wp-content/plugins/fotorama/fotorama.php on line 74

Содержание

Механические характеристики двигателей постоянного тока

Аналитическое выражение механической характеристики двигателя постоянного тока можно получить из уравнения равновесия напряжений якорной цепи (при установившемся режиме) где U

— напряжение на зажимах двигателя, В;1Я — ток в цепи якоря, A;Rя — сопротивление цепи якоря, Ом; Ф — магнитный поток двигателя, Вб; ω — угловая скорость якоря, рад/с; сд — коэффициент, зависящий от конструктивных данных двигателя. Решив уравнение (3.1) относительно угловой скорости, получим уравнение скоростной характеристики двигателя

Электромагнитный вращающий момент двигателя (Н • м) пропорционален магнитному потоку и току якоря:

Из уравнения (3.3) ток якоря

Подставив в уравнение (3.2) значение тока, выраженное уравнением (3.4), получим уравнение механической характеристики двигателей постоянного тока независимо от способа возбуждения

Рассмотрим механические характеристики двигателей постоянного тока в зависимости от способа возбуждения.

Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения. Схема включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения приведена на рис. 3.1, а. Обмотка возбуждения ОВ

может быть подключена к той же сети, что и якорь, или к отдельному источнику тока (независимое возбуждение). В том и другом случае ток возбуждения не зависит от процессов, происходящих в якоре двигателя и при постоянном напряжении сети магнитный поток можно считать постоянным Ф = const. Обозначив сдФ=kд и подставив его в уравнение (3.5), получим уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

При М=0

угловая скорость якоря

называется скоростью идеального холостого хода.

Второй член уравнения (3.6) определяет изменение угловой скорости двигателя при изменении момента

Величина Δω зависит не только от момента, но и от сопротивления цепи якоря. С увеличением Rя величина Δω увеличивается. С учетом уравнений (3.7) и (3.8) уравнение (3.6) можно записать в виде

Из уравнений (3.6) и (3-.9) видно, что механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения является прямой линией, тангенс угла наклона которой определяется величиной R

я/kд 2

На рис. 3.1,6 приведены естественная и искусственные механические характеристики, полученные введением в цепь якоря реостата. Такие искусственные характеристики используются при пуске и торможении двигателя.

Двигатели постоянного тока последовательного возбуждения. Схема включения двигателя последовательного возбуждения приведена на рис. 3.2, а.

Обмотка возбужденияОВ включена последовательно с якорем и по ней протекает ток якоря. Следовательно, магнитный поток двигателя является функцией тока якоря. Эта зависимость выражается графически в виде кривой намагничивания, которая является нелинейной функцией и не имеет аналитического выражения. Поэтому нельзя получить аналитическую зависимость для механической характеристики.

Характерной особенностью двигателей последовательного возбуждения является то, что изменение магнитного потока с изменением тока якоря оказывает большое влияние на скорость двигателя. Это хорошо видно из уравнения скоростной характеристики

которое показывает, что с изменением магнитного потока скорость двигателя может изменяться в широких пределах.

Если для упрощения предположить, что магнитная цепь двигателя не насыщена и поток пропорционален току

то момент двигателя

Подставив в уравнение скоростной характеристики значение Ф = Сф/я, получим

где R

— внутреннее сопротивление цепи якоря, равное сумме сопротивлений обмоток якоря и возбуждения(Rя + rя). Заменив в уравнении ток якоря его выражением из (3.10), получим уравнение механической характеристики

Уравнение (3.12) представляет собой уравнение кривой, для которой ось ординат является асимптотой. Подобная характеристика представлена на рис. 3.2,6. Уравнение (3.12) дает лишь общее представление о механической характеристике двигателя. При расчетах им пользоваться нельзя, так как аналитически учесть намагничивание стали невозможно. Как видно на рис. 3.2,6, механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения — мягкая. При уменьшении нагрузки угловая скорость резко возрастает, а при М = 0

она стремится к бесконечности. В реальных двигателях ток при холостом ходе не может быть равен нулю вследствие потерь в стали и механических потерь, но угловая скорость может достигнуть опасных по условиям механической прочности значений, равных (5÷6)ωном. Поэтому холостой ход для двигателей последовательного возбуждения недопустим.

Основные параметры электродвигателя

Момент электродвигателя

Вращающий момент (синонимы: вращательный момент, крутящий момент, момент силы) — векторная физическая величина, равная произведению радиус вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы.

где M – вращающий момент, Нм,
F – сила, Н,
r – радиус-вектор, м

где Pном – номинальная мощность двигателя, Вт,
nном — номинальная частота вращения, мин -1

Начальный пусковой момент — момент электродвигателя при пуске.

1 oz = 1/16 lb = 0,2780139 N (Н) 1 lb = 4,448222 N (Н)

момент измеряется в унция-сила на дюйм (oz∙in) или фунт-сила на дюйм (lb∙in)

1 oz∙in = 0,007062 Nm (Нм) 1 lb∙in = 0,112985 Nm (Нм)

Механическая мощность

Мощность — физическая величина, показывающая какую работу механизм совершает в единицу времени.

где P – мощность, Вт,
A – работа, Дж,
t — время, с

Работа — скалярная физическая величина, равная произведению проекции силы на направление F и пути s, проходимого точкой приложения силы .

Для вращательного движения

где – угол, рад,

Принцип функционирования

Синхронные устройства обращенного функционала характеризуются сменой выполнения задач статором и ротором. Первый элемент служит для возбуждения магнитного поля, а второй в этом случае преобразует достаточное количество энергии.

Якорное вращение в условиях магнитного поля наводится при помощи ЭДС, а движение направлено в соответствии с правилом правой руки. Поворот на 180 о сопровождается стандартной сменой движения ЭДС.

Принцип действия двигателя постоянного тока

Коллекторы посредством щеточного механизма соединяются с двумя витковыми сторонами, что провоцирует удаление пульсирующего напряжения и вызывает образование постоянных токовых величин, а снижение якорной пульсации осуществляется добавочными витками.

Модели последовательного возбуждения

ДПТ с ПТВ представляют собой устройство электрического типа с постоянными токовыми величинами, имеющими обмотку возбуждения, последовательно подключенную к якорной обмотке. Данный тип движков характеризуется справедливостью следующего равенства: током, протекающим в обмотке якоря, равным током обмоточного возбуждения, или I=Iв=Iя.

При использовании последовательного типа возбуждения:

n — показатели частоты вращения вала в условиях холостого хода;
Δn — показатели изменения частоты вращения в условиях механической нагрузки.

Смещение механических характеристик вдоль оси ординат позволяет им оставаться в полностью параллельном расположении друг другу, благодаря чему регулирование вращательной частоты при изменении данного напряжения U, подведенного к якорной цепи, становится максимально благоприятным.

Механическая характеристика — электропривод

Механическая характеристика электропривода при динамическом торможении имеет явно выраженный максимум, определяемый координатами максимального момента Жм и максимального скольжения su, соответствующего этому моменту.

Механическая характеристика электропривода является типовой для электроприводов с подчиненным регулированием. В зоне рабочих нагрузок электропривода, когда регулятор скорости AR работает на линейном участке своей статической характеристики, электропривод поддерживает заданную скорость вращения. При перегрузках электропривода регулятор скорости насыщается и происходит ограничение тока статорных обмоток и момента двигателя.

Механическая характеристика электроприводов подъема экскаватора для одного из положений сельсииного командоаппарата приведена на рис. 3 — 29 в. Системы управления обеспечивают надежное стопорение электропривода и возможность получения характеристик любой жесткости, что соответствует требованиям различных механизмов экскаваторов.

Если механическая характеристика электропривода не соответствует характеристике механизма, происходит завышение номинальной мощности, и, следовательно, увеличиваются массы, габаритные размеры и стоимость двигателя.

Жесткость механических характеристик электропривода обеспечивается наличием обратных связей по току и напряжению. При минимальной скорости вращения обратная связь по току максимальна, а по мере увеличения скорости вращения она ослабляется. Так как к работе привода предъявляются повышенные требования в отношении жесткости механических характеристик, в схеме применено стабилизированное питание.

Графическое определение — .| Механические характеристики асинхронного двигателя МТН 312 — 6 при изменении напряжения питания ( ПВ 40 %.

Расчеты механических характеристик электроприводов и сопротивлений резисторов

Схемы двухтокового питания.

Получение механических характеристик электроприводов постоянного и переменного тока при параметрическом регулировании достигается за счет введения сопротивлений в цепи обмоток двигателей. Для крановых электроприводов практическое применение имеют схемы с использованием только активных сопротивлений.

Нагрузочная диаграмма электропривода.

Нарисовать механическую характеристику электропривода, когда задан полный сигнал задания вперед, а момент статической нагрузки изменяется от ММАХ до — ММАХ — Нарисовать внешнюю характеристику En f ( M) в тех же квадрантах.

Советуем изучить — Что такое мнемосхема

Построить механическую характеристику электропривода, когда момент упора My 2 — Мн, а скорость холостого хода соответствует частоте напряжения на статоре 10 Гц.

Возможно формирование практически любых механических характеристик электропривода, вплоть до характеристик, аналогичных глубокорегулируемому реверсивному электроприводу постоянного тока с обратной связью по скорости.

Статические характеристики асинхронного электропривода.

Формирование горизонтального участка механической характеристики электропривода осуществляется в контуре регулирования скорости путем изменения величины сигнала L / PC в функции ошибки ( то есть разницы напряжений задатчи-ка ЗИ и датчика скорости ДС) по скорости. Этот режим возможен, когда регулятор скорости работает на линейном участке своей статической характеристики, то есть напряжение на его выходе меньше напряжения, задаваемого блоком ограничения БО.

1.Естественные и искусственные механические характеристики электродвигателей

Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Естественная механическая характеристика асинхронного двигателя

Механическая характеристика синхронного двигателя.Область применения синхронных двигателей на судах

Механической характеристикой двигателя, независимо от рода тока, называют зависимость угловой скорости вала электродвигателя ω (далее – двигателя) от электромагнитного момента двигателя

, т.е зависимость ω ().

Здесь следует сделать важное замечание: в соответствии с уравнением моментов, в установившемся режиме

=, электромагнитный момент двигателя уравновешивается статическим моментом (моментом сопротивления) механизма. Это означает, чтовеличина электромагнитного момента двигателя полностью зависит от момента механизма – чем больше тормозной момент механизма, тем больше вращающий момент двигателя, и наоборот.

То есть, для любого двигателя входной величиной является момент механизма, а выходной – его скорость

Скорость почти всех электродвигателей является убывающей функцей момента двигателя, то есть с увеличением момента скорость уменьшается . Но степень изменения скорости у разных электродвигателей различна и характерезуется параметромжесткость механические характеристик.

Жёсткостьмеханические характеристик электропривода β–это отношение разности электромагнитных моментов двигателя при разных скоростях к соответствующуй разности угловых скоростей электропривода. β = (М

2–М 1)/( ω2– ω1)= Δ / Δω Обычно на рабочих участках механические характеристики электродвигателей имеют отрицательную жёсткость β 25 / 56 25 26 27 28 29 30 31 32 33 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Механическая характеристика — электропривод

Расчеты механических характеристик электроприводов и сопротивлений резисторов

Схемы двухтокового питания.

Нагрузочная диаграмма электропривода.

Статические характеристики асинхронного электропривода.

Принцип функционирования

Принцип действия двигателя постоянного тока

Подбор электродвигателя

Качество работы современного электропривода во многом определяется правильным выбором используемого электрического двигателя, что в свою очередь обеспечивает продолжительную надёжную работу электропривода и высокую эффективность технологических и производственных процессов в промышленности, на транспорте, в строительстве и других областях.

При выборе электрического двигателя для привода производственного механизма руководствуются следующими рекомендациями:

Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имеющий наименьшие габариты, массу и стоимость.
Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Правильный выбор типа, исполнения и мощности электрического двигателя определяет не только безопасность, надёжность и экономичность работы и длительность срока службы двигателя, но и технико-экономические показатели всего электропривода в целом.

Особенности конструкции

Двигатели постоянного тока представлены вращающимися нагнетательными элементами, которые размещаются на поверхности статически закрепленной станины. Устройства подобного типа получили широкое применение и эксплуатируются при необходимости обеспечивать разнообразие скоростного регулирования в условиях стабильности вращательных движений привода.

С конструктивной точки зрения все виды ДПТ представлены:

роторной или якорной частью в виде большого количества катушечных элементов, покрытых специальной токопроводящей обмоткой;
статичным индуктором в виде стандартной станины, дополненной несколькими магнитными полюсами;
функциональным щеточным коллектором цилиндрической формы, располагающимся на валу и имеющим медную пластинчатую изоляцию;
статично зафиксированными контактными щетками, используемыми с целью подведения достаточного количества электротока на роторную часть.

Как правило, электрические двигатели ПТ оснащаются специальными щетками графитового и медно-графитного типа. Вращательные движения вала провоцируют замыкание и размыкание контактной группы, а также способствуют искрению.

Определенное количество механической энергии поступает от роторной части к другим элементам, что обусловлено наличием передачи ременного типа.

Подбор электродвигателя

Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имеющий наименьшие габариты, массу и стоимость.
Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Подбор электродвигателя

Исходя из технологических требований, производят выбор электрического двигателя по его техническим характеристикам (по роду тока, номинальным напряжению и мощности, частоте вращения, виду механической характеристики, продолжительности включения, перегрузочной способности, пусковым, регулировочным и тормозным свойствами др.), а также конструктивное исполнение двигателя по способу монтажа и крепления.
Исходя из экономических соображений, выбирают наиболее простой, экономичный и надёжный в эксплуатации двигатель, не требующий высоких эксплуатационных расходов и имеющий наименьшие габариты, массу и стоимость.
Исходя из условий окружающей среды, в которых будет работать двигатель, а также из требований безопасности работы во взрывоопасной среде, выбирают конструктивное исполнение двигателя по способу защиты.

Модели смешанного возбуждения

Для смешанного возбуждения свойственно расположение между параметрами устройств параллельного и последовательного возбуждения, чем легко обеспечивается значительность пускового момента и полностью исключается любая возможность «разноса» движкового механизма в условиях холостого хода.

В условиях смешанного типа возбуждения:

Двигатель смешанного возбуждения

Регулировка частоты моторного вращения при наличии возбуждения смешанного типа осуществляется по аналогии с двигателями, имеющими параллельное возбуждение, а варьирование МДС-обмоток способствует получению практически любой промежуточной механической характеристики.

Особенности систем управления

Системы управления электроприводами являются неотъемлемой частью механизма.

Системы управления выполняют определенные функции в зависимости от назначения устройства:

пуск и выключение;
регулировка скорости;
управление положением механизма или машины;
контроль и изменение характеристик устройства в соответствии с заданными параметрами;
защита, блокировка оборудования или сигнализация.

В зависимости от типа управления все системы делятся на три группы:

ручные. Оператор самостоятельно следит за рабочими процессами, непосредственно воздействуя на механизмы электропривода. Недостаток очевиден – это низкая точность, наличие человеческого фактора и медлительность системы. Этот тип управления используется редко, для выполнения базовых операций и контроля за одним процессом;
полуавтоматические. В данном случае присутствие оператора необходимо, но его участие в процессе остается минимальным – он лишь воздействует на автоматические системы, причем контроль может проводиться дистанционно. Главное преимущество – повышается быстродействие и точность обработки данных и регулировки процессами;
автоматические. Эти системы управления не допускают участия оператора – все процессы контроля и регулировки электроприводами осуществляются в автономном режиме согласно заложенной программе и с учетом внештатных ситуаций.

Механическая характеристика — электропривод

Расчеты механических характеристик электроприводов и сопротивлений резисторов

Схемы двухтокового питания.

Нагрузочная диаграмма электропривода.

Статические характеристики асинхронного электропривода.

Классификация электроприводов

По количеству и связи исполнительных, рабочих органов:

Индивидуальный, в котором рабочий исполнительный орган приводится в движение одним самостоятельным двигателем, приводом.
Групповой, в котором один двигатель приводит в действие исполнительные органы РМ или несколько органов одной РМ.
Взаимосвязанный, в котором два или несколько ЭМП или ЭП электрически или механически связаны между собой с целью поддержания заданного соотношения или равенства скоростей, или нагрузок, или положения исполнительных органов РМ.
Многодвигательный, в котором взаимосвязанные ЭП, ЭМП обеспечивают работу сложного механизма или работу на общий вал.
Электрический вал, взаимосвязанный ЭП, в котором для постоянства скоростей РМ, не имеющих механических связей, используется электрическая связь двух или нескольких ЭМП.

Советуем изучить — Классификация электроизмерительных приборов, условные обозначения на шкалах приборов

По типу управления и задаче управления:

Автоматизированный ЭП, управляемый путём автоматического регулирования параметров и величин.
Программно-управляемый ЭП, функционирующий через посредство специализированной управляющей вычислительной машины в соответствии с заданной программой.
Следящий ЭП, автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа РМ с заданной точностью в соответствии с произвольно меняющимся сигналом управления.
Позиционный ЭП, автоматически регулирующий положение исполнительного органа РМ.
Адаптивный ЭП, автоматически избирающий структуру или параметры устройства управления с целью установления оптимального режима работы.

По характеру движения:

ЭП с вращательным движением.
Линейный ЭП с линейными двигателями.
Дискретный ЭП с ЭМП, подвижные части которого в установившемся режиме находятся в состоянии дискретного движения.

По наличию и характеру передаточного устройства:

Редукторный ЭП с редуктором или мультипликатором.
Электрогидравлический с передаточным гидравлическим устройством.
Магнитогидродинамический ЭП с преобразованием электрической энергии в энергию движения токопроводящей жидкости.

По роду тока: