Что такое механическая и регулировочная характеристики двигателя

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Механическая регулировочная характеристика — двигатель

Механические и регулировочные характеристики двигателя линейны во всем диапазоне работы двигателя от холостого хода до короткого замыкания. [2]

Это свойство ротора способствует значительному повышению качества механических и регулировочных характеристик двигателей . [3]

Нетрудно убедиться, что при пренебрежимо малой индуктивности механические и регулировочные характеристики двигателя линейны и соответствуют характеристикам коллекторной машины постоянного тока. При этом с увеличением коэффициента перекрытия жесткость механических характеристик повышается. [4]

Полый немагнитный ротор обладает незначительным индуктивным сопротивлением; это улучшает механические и регулировочные характеристики двигателя . [6]

С другой стороны, полый немагнитный ротор обладает большим активным и весьма малым индуктивным сопротивлением, что повышает качество механических и регулировочных характеристик двигателя . [8]

Полый немагнитный ротор исполнительного асинхронного микродвигателя в отличие от роторов других типов обладает незначительным индуктивным сопротивлением, что повышает линейность механических и регулировочных характеристик двигателя . [9]

Встречное включение напряжения источника и ЭДС самоиндукции в паузе между управляющими импульсами вносит специфику в электромагнитные процессы и, как будет показано ниже, оказывает существенное влияние на вид механических и регулировочных характеристик двигателя . [11]

Якорное управление является единственной возможностью регулирования ИДПТ с возбуждением от постоянных магнитов. Механические и регулировочные характеристики двигателей практически не отличаются от соответствующих характеристик ИДПТ с независимым возбуждением при якорном управлении. [13]

С точки зрения качества электромеханических характеристик БДПТ наиболее благоприятным режимом его работы является режим непрерывных токов, при котором ток якорной цепи в паузе между управляющими импульсами не успевает снизиться до нуля. В режиме непрерывных токов механические и регулировочные характеристики двигателя близки к характеристикам при амплитудном управлении. Энергетические характеристики ухудшаются лишь за счет дополнительных потерь, обусловленных пульсациями тока якоря и высокой частотой переключения силовых транзисторов коммутатора. Поэтому вполне естественно стремление получить режим непрерывных токов в возможно более широком диапазоне частот вращения и моментов нагрузки на валу двигателя. При управлении БДПТ такой путь часто бывает неприемлемым. [14]

Вследствие большого активного сопротивления ротора, что обусловлено большим удельным сопротивлением стали и эффектом вытеснения тока, критическое скольжение двигателей с полым ферромагнитным ротором значительно больше единицы. Этим объясняется тот факт, что рассматриваемые двигатели не имеют самохода и устойчиво работают во всем диапазоне частот вращения. По этой же причине механические и регулировочные характеристики двигателей с полым ферромагнитным ротором весьма близки к линейным. Они более линейны, чем характеристики двигателей с полым немагнитным и короткозаминутым роторами. Характеристики двигателя становятся более прямолинейными с увеличением частоты питающей сети. [15]

Исполнительные двигатели постоянного тока. Принципиальные схемы исполнительных двигателей постоянного тока с якорным и полюсным управлением

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Исполнительные двигатели постоянного тока.

Исполнительные двигатели предназначены для преобразования управляющего электрического сигнала в угловое механическое перемещение вала в системах автоматики. Такие двигатели работают в условиях частых пусков и остановов, так как сигнал управления систематически меняется в соответствии с законом регулирования. Исполнительные двигатели иногда называют управляемыми.

В качестве исполнительных двигателей постоянного тока применяют двигатели с электромагнитным независимым возбуждением или с возбуждением постоянными магнитами. Наличие щетечно-коллекторного узла усложняет эксплуатацию исполнительных двигателей и делает их невозможным применение во взрывоопасных и пожароопасных средах. Механическое трение щеток о коллектор усложняет управление такими двигателями.

Однако исполнительные двигатели постоянного тока имеют ряд достоинств: и регулировочные характеристики практически прямолинейны, способы управления просты, габаритные размеры и масса меньше, чем у асинхронных двигателей.

В исполнительных двигателях постоянного тока с электромагнитным возбуждением применяют якорное и полюсное управление. В двигателях с возбуждением постоянными магнитами – только якорное управление.

При якорном управлении исполнительного двигателя с электромагнитным возбуждением (рис. 1, а) обмотка полюсов является обмоткой возбуждения ОВ, а обмотка якоря – обмоткой якоря. Во время работы исполнительного двигателя к обмотке возбуждения подводится неизменное напряжение постоянного тока U_в, на обмотку управления подается управляющий сигнал (напряжение управления) U_y, от блока управления БУ, являющегося элементом автоматической системы. Напряжение U_y подается в моменты времени, определяемые автоматической системой управления, когда требуется включение исполнительного двигателя. В двигателях с возбуждением постоянными магнитами обмотки возбуждением постоянными магнитами обмотка возбуждения отсутствует, и к двигателю подводят лишь управляющий сигнал (рис. 1.б).

При полюсном подключении обмотка якоря является обмоткой возбуждения ОВ, а обмотка полюсов – обмоткой управления ОУ (рис. 1.в). Для ограничения тока возбуждения I_в в неподвижном якоре, когда противо-ЭДС E_в=0, и в обмотке якоря походит ток короткого замыкания I_в=I_к=U_в/r_в; при мощности двигателя более 10 Вт в цепь якоря последовательно включают добавочное сопротивление R_доб.

Рис. 1. Принципиальные схемы исполнительных двигателей постоянного тока с якорным (а, б) и полюсным (а) управлением

Изменение напряжения вращения исполнительного двигателя постоянного тока осуществляется изменением полярности управляющего сигнала.

При расчете относительных параметров исполнительных двигателей постоянного тока за базовую величину при определении относительного электромагнитного момента принимают начальный пусковой момент М_п.ном при номинальных напряжениях на обмотках ОВ и ОУ: m=М/М_п.ном. Уровень управляющего сигнала оценивается коэффициентом сигнала

a= U_у/U_в (1)

Исполнительные двигатели с якорным управлением. При якорном управлении самоход в двигателе не возникает, так как при снятии управляющего сигнала U_у=0, I_у=0, электромагнитный момент двигателя М=с_мФ_вI_у=0.

Уравнение механической характеристики испоснительного двигателя при якорном управлении

m=a-v, (2)

где m=M/M_п.ном – относительный момент двигателя; M_п.ном – пусковой момент при a=1; v=n/n – относительная частота вращения двигателя; n – частота вращения двигателя при М=0.

Рис. 2. Характеристики исполнительного двигателя с якорным управлением: механическая (а), регулировочная (б), механической мощности (в)

Из (2) следует, что механическая характеристика исполнительного двигателя постоянного тока m=f(v) при a=const прямолинейна. На рис. 3.а показаны механические характеристики двигателя при якорном управлении, построенные для различных значений коэффициента сигнала a. Анализ характеристик показывает, что механические характеристики прямолинейны и параллельны: двигатель развивает максимальный вращающий момент при пуске v=0; относительный пусковой момент равен коэффициенту сигнала (m_п=a). Из (2) получим уравнение регулировочной характеристики двигателя

v=a–m, (3)

откуда следует, что регулировочная характеристика двигателя с якорным управлением v=f(a) при m=const прямолинейна.

Анализ этих характеристик (рис. 2.б), построенных для различных значений m, показывает, что частота

Лабораторный комплекс «Электрические машины и электропривод» (ЭМиЭП-СК)

Артикул: УП-225

Цена: предоставляется по запросу

Состав:

• Модули:
  • питание стенда;
  • питание;
  • измеритель мощности;
  • добавочные сопротивления № 1;
  • добавочные сопротивления № 2;
  • измерительный;
  • ввод/вывод;
  • преобразователь частоты;
  • тиристорный преобразователь;
  • тиристорный возбудитель;
  • регуляторы;
  • однофазные трансформаторы;
  • автотрансформатор;
  • силовой
• Электромашинный агрегат (машина постоянного тока, универсальная машина переменного тока, энкодер)
• Персональный компьютер с платой ввода-вывода
• Программное обеспечение (компакт -диск)
• Лабораторный стол (2 шт.)
• Компьютерный стол
• Тумбочка-подставка под электромашинный агрегат
• Комплект соединительных проводов и силовых кабелей
• Методические указания
• Техническое описание

Перечень лабораторных работ и экспериментов

* Раздел «Электрические машины»

1. Исследование однофазного трансформатора
— опыт короткого замыкания;
— опыт холостого хода;
— внешняя характеристика;
— параллельная работа трансформаторов.
2. Исследование трехфазного трансформатора
— опыт короткого замыкания;
— опыт холостого хода;
— внешняя характеристика при соединении «звезда /звезда» (Y /Y);
— внешняя характеристика при соединении «звезда /треугольник» (Y /D);
— несимметричная нагрузка.
3. Исследование генератора постоянного тока
— внешняя характеристика генератора постоянного тока с параллельным возбуждением;
— характеристика холостого хода генератора постоянного тока с независимым возбуждением;
— характеристика короткого замыкания генератора постоянного тока с независимым возбуждением;
— внешняя характеристика генератора постоянного тока с независимым возбуждением;
— регулировочные характеристики генератора постоянного тока с независимым возбуждением
4. Исследование двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
— естественная механическая характеристика;
— искусственная механическая характеристика при введении сопротивления в цепь якоря;
— искусственная механическая характеристика при ослаблении магнитного потока;
— рабочие характеристики;
— регулировочные характеристики двигателя при изменении напряжения на якоре;
— регулировочные характеристики двигателя при изменении сопротивления в цепи возбуждения.
5. Исследование двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
— естественная механическая характеристика;
— рабочие характеристики;
— регулировочные характеристики двигателя при изменении напряжения на якоре;
— регулировочные характеристики двигателя при изменении тока возбуждения.
6. Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
— опыт короткого замыкания;
— опыт холостого хода;
— рабочие характеристики.
7. Исследование асинхронного двигателя с фазным ротором
— опыт короткого замыкания;
— опыт холостого хода;
— рабочие характеристики.
8. Исследование асинхронного генератора
— рабочие характеристики.
9. Исследование синхронного генератора
— характеристика холостого хода;
— характеристика трехфазного короткого замыкания;
— внешняя характеристика;
— регулировочная характеристика;
— нагрузочная характеристики.
10. Исследование синхронного двигателя
— рабочие характеристики;
— U-образные характеристики.

* Раздел «Электропривод »

1. Исследование двигателя постоянного тока
— естественные механическая и электромеханическая характеристики;
— энергетические диаграммы.
2. Исследование асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
— естественные механическая и электромеханическая характеристики;
— энергетические диаграммы.
3. Исследование синхронного двигателя
— естественные механическая и электромеханическая характеристики;
— энергетические диаграммы.
4. Исследование системы «Тиристорный преобразователь — Двигатель»
— механическая и электромеханическая характеристики;
— регулирование скорости двигателя постоянного тока изменением напряжения на якоре;
— регулировочные характеристики;
— переходные процессы.
5. Исследование тормозных режимов двигателя постоянного тока
— динамическое торможение;
— торможение противовключением;
— рекуперативное торможение;
— переходные процессы;
6. Элементы систем управления электроприводов
— исследование задатчика интенсивности;
— исследование П-регулятора с блоком ограничения;
— исследование И-регулятора;
— исследование ПИ-регулятора;
— переходные процессы.
7. Система подчиненного регулирования скорости двигателя постоянного тока с внешним контуром скорости
— регулировочная характеристика;
— настройка ПИ-регулятора контура регулирования тока;
— настройка ПИ-регулятора контура регулирования скорости;
— исследование замкнутой системы;
— переходные процессы системы.
8. Система подчиненного регулирования скорости двигателя постоянного тока с внешним контуром напряжения
— регулировочная характеристика;
— настройка ПИ-регулятора контура регулирования тока;
— настройка ПИ-регулятора контура регулирования напряжения;
— исследование замкнутой системы;
— переходные процессы.
9. Система «Источник тока — двигатель»
— настройка контура регулирования тока возбуждения;
— настройка контура регулирования скорости;
— исследование системы ИТ-Д;
— переходные процессы.
10. Исследование преобразователя частоты
— управление от кнопочной панели;
— управление от лицевой панели.
11. Исследование разомкнутой системы «Преобразователь частоты — Асинхронный двигатель»
— механические характеристики;
— регулировочные характеристики;
— компенсация скольжения;
— способы торможения;
— переходные процессы.
12. Исследование замкнутой системы «Преобразователь частоты — Асинхронный двигатель»
— настройка контура регулирования тока;
— настройка контура регулирования скорости;
— исследование замкнутой системы;
— переходные процессы.
13. Исследование системы «Преобразователь частоты — Синхронный двигатель»
— механическая характеристика;
— частотный пуск;
— искусственная механическая характеристика (U = var, f = const, iв = const);
— искусственная механическая характеристика (iв = var, U = const, f = const);
— U-образная характеристика;
— регулировочные характеристики (U /f = const);
— переходные процессы.

Автоматизация проведения экспериментов

1. Компьютерное управление системой «Тиристорный преобразователь — двигатель»
2. Компьютерное управление системой «Преобразователь частоты — асинхронный двигатель»

Что такое механическая и регулировочная характеристики двигателя

• Новости
• Истории
• Тренды
• Игры
• Календарь

1) регулирование за счет изменения величины сопротивления реостата в цепи якоря,

2) регулирование за счет изменения потока возбуждения двигателя Ф,

3) регулирование за счет изменения подводимого к обмотке якоря двигателя напряжения U. Ток в цепи якоря Iя и момент М, развиваемый двигателем, зависят только от величины нагрузки на его валу.

Рассмотрим первый способ регулирования скорости двигателя постоянного тока изменением сопротивления в цепи якоря. Схема включения двигателя для этого случая представлена на рис. 1, а электромеханические и механические характеристики — на рис. 2, а.

Рис. 1. Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Рис. 2. Механические характеристики двигателя постоянного тока при различных сопротивлениях цепи якоря (а) и напряжениях (б)

Изменяя сопротивление реостата в цепи якоря можно получить при номинальной нагрузке различные угловые скорости электродвигателя на искусственных характеристиках — ω1, ω2, ω3.

Проведем анализ данного способа регулирования угловой скорости двигателей постоянного тока с помощью основных технико-экономических показателей. Так как при данном способе регулирования изменяется жесткость характеристик в широких пределах, то при скоростях менее половины номинальной стабильность работы двигателя резко ухудшается. По этой причине диапазон регулирования скорости ограничен (D= 2 — З).

Скорость при данном способе можно регулировать в сторону уменьшения от основной, о чем свидетельствуют электромеханические и механические характеристики. Высокую плавность регулирования трудно обеспечить, так как потребовалось бы значительное количество ступеней регулирования и соответственно большое число контакторов. Полное использование двигателя по току (нагреву) в этом случае достигается при регулировании с постоянным моментом нагрузки.

Недостатком рассматриваемого способа является наличие значительных потерь мощности при регулировании, которые пропорциональны относительному изменению угловой скорости. Достоинством рассмотренного способа регулирования угловой скорости являются простота и надежность схемы управления.

Учитывая большие потери в реостате при малых скоростях, данный способ регулирования скорости применяется для приводов с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы.

При втором способе регулирование угловой скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения осуществляется изменением величины магнитного потока за счет введения в цепь обмотки возбуждения дополнительного реостата. При ослаблении потока угловая скорость двигателя как при нагрузке, так и при холостом ходе возрастает, а при усилении потока — уменьшается. Практически возможно изменение скорости только в сторону увеличения ввиду насыщения двигателя.

При увеличении скорости ослаблением потока допустимый момент двигателя постоянного тока изменяется по закону гиперболы, а мощность остается постоянной. Диапазон регулирования скорости для данного способа D = 2 — 4.

Механические характеристики для различных значений потока двигателя приведены на рис. 2, а и 2, б, из которых видно, что характеристики в пределах номинального тока имеют высокую степень жесткости.

Обмотки возбуждения двигателей постоянного тока независимого возбуждения обладают значительной индуктивностью. Поэтому при ступенчатом изменении сопротивления реостата в цепи обмотки возбуждения ток, а следовательно, и поток будут изменяться по экспоненциальному закону. В связи с этим регулирование угловой скорости будет осуществляться плавно.

Существенными преимуществами данного способа регулирования скорости являются его простота и высокая экономичность.

Данный способ регулирования используют в приводах в качестве вспомогательного, обеспечивающего повышение скорости при холостом ходе механизма.

Третий способ регулирования скорости заключается в изменении напряжения, подводимого к обмотке якоря двигателя. Угловая скорость двигателя постоянного тока независимо от нагрузки изменяется прямо пропорционально напряжению, подводимому к якорю. Поскольку все регулировочные характеристики являются жесткими, а степень их жесткости остается для всех характеристик неизменной, работа двигателя является стабильной на всех угловых скоростях и, следовательно, обеспечивается широкий диапазон регулирования скорости независимо от нагрузки. Этот диапазон равен 10 и может быть расширен за счет специальных схем управления.

При данном способе угловую скорость можно уменьшать и увеличивать относительно основной. Повышение скорости ограничено возможностями источника энергии с регулируемым напряжением и Uном двигателя.

Если источник энергии обеспечивает возможность непрерывного изменения подводимого к двигателю напряжения, то регулирование скорости двигателя будет плавным.

Данный способ регулирования является экономичным, так-так регулирование угловой скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения осуществляется без дополнительных потерь мощности в силовой цепи якоря. По всем перечисленным выше показателям данный способ регулирования по сравнению с первым и вторым наилучший.

Источник информации: Школа для электрика: электротехника от А до Я. Образовательный портал по электротехнике.

Читайте самые интересные истории ЭлектроВестей в Telegram и Viber