0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристика двигателя в установившемся режиме

Механические характеристики электроприводов

Выбор электропривода определяется требованиями рабочей машины. Электропривод должен обеспечить выполнение рабочей машиной заданной технологии при всех возможных режимах: пуска, приема и сброса нагрузки, торможения, изменения скорости, постоянной нагрузки. Характер протекания этих режимов в первую очередь определяется механическими свойствами двигателя и рабочей машины . Одним из основных критериев оценки механических свойств как двигателя, так и.рабочей машины служат их механические характеристики .

Механические характеристики электродвигателей

Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость скорости вращения вала от развиваемого двигателем момента ω = φ (Мд) или n = f (Мд), где ω — угловая скорость вращения вала, рад/с, n — скорость вращения вала, об/мин.

Механическая характеристика двигателя называется естественной , если зависимость n = f (М) получена при номинальных параметрах питающей сети, нормальной схеме включения и без добавочных сопротивлений в цепи двигателя.

При наличии добавочных сопротивлений или питании двигателя от сети с напряжением или частотой, отличными от номинальных, механические характеристики двигателя будут называться искусственными . Очевидно, что искусственных характеристик двигатель имеет бесчисленное множество, а естественную — только одну.

Большинство электродвигателей под нагрузкой при увеличении момента снижает скорость вращения. Характеристику в этом случае называют падающей . Степень изменения скорости двигателя при изменении момента оценивают так называемой жесткостью механической характеристик и, которую определяют отношением α = Δ М/Δω или α = Δ М/Δ n

Рис. 1. Различные виды механических характеристик: а — электродвигателей, б — производственных машин.

Величины изменения момента и падения скорости при определении жесткости берут обычно в относительных единицах. Это дает возможность сравнивать характеристики двигателей различного вида.

В зависимости от степени жесткости все механические характеристики двигателей подразделяют на следующие группы.

1. Абсолютно жесткие характеристики с величиной жесткости α = ∞ . Такие механические характеристики (кривая 1, рис. 1, а) со строго постоянной скоростью вращения имеют синхронные двигатели.

2. Жесткие характеристики со сравнительно небольшим падением скорости при увеличении момента и α = 40 — 10. К этой группе относятся естественные характеристики двигателей постоянного тока с независимым возбуждением (кривая 2) и характеристики асинхронных двигателей в пределах линейного участка (кривая 3).

3. Мягкие механические характеристики с большим относительным падением скорости при увеличении момента и с жесткостью до α = 10. Такие характеристики имеют двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением (кривая 4), двигатели с независимым возбуждением с большим сопротивлением в цепи якоря и асинхронные двигатели с добавочными сопротивлениями в цепи ротора.

При работе электропривода для преодоления сопротивления рабочей машины двигатель должен развивать определенный момент. Поэтому при выборе двигателя необходимо выявить прежде всего соответствие характеристик двигателя и рабочей машины.

Механические характеристики рабочих машин

Механической характеристикой рабочей машины называют зависимость момента статических сопротивлений машины от скорости вращения приводного вала. Эту зависимость для удобства совместного построения выражают обычно так же, как и характеристику двигателя, в виде ω = φ (Мс) или n = f (Мс).

Момент статических сопротивлений Мс , или сокращенно статический момент, представляет собой момент сопротивления, создаваемый машиной на приводном валу в статическом (установившемся) режиме, когда скорость не изменяется.

Механическую характеристику машины можно получить опытным путем или расчетом, если известно распределение статических усилий или моментов по элементам кинематической схемы. Статические моменты машин могут зависеть не только от скорости, но и от других величин, поэтому при практических расчетах электроприводов необходимо рассматривать каждый случай в отдельности.

Статические моменты различных рабочих машин по характеру зависимости их от скорости (механические характеристики) подразделяют на группы. Наиболее часто встречающиеся на практике из них следующие.

1. Статический момент мало зависит или практически не зависит от скорости (кривая 1, рис. 2, б). Такие характеристики имеют подъемные механизмы, краны, лебедки, тельферы, а также ленточные транспортеры при постоянной нагрузке.

2. Статический момент машины возрастает пропорционально квадрату скорости (кривая 2). Эту характеристику, типичную для осевых вентиляторов, называют вентиляторной характеристикой и аналитически представляют в виде формулы: Mc = Mо+kn 2 , где Мо — начальный статический момент, обусловленный чаще всего силами трения, которые обычно не зависят от скорости, k — опытный коэффициент. Кроме вентиляторов, вентиляторными характеристиками обладают центробежные и вихревые насосы, сепараторы, центрифуги, гребные винты, турбокомпрессоры и барабаны молотилок на холостом ходу.

3. Статический момент уменьшается при увеличении скорости (кривая 3). К этой группе относятся характеристики некоторых транспортерных механизмов и некоторых металлорежущих станков.

4. Статический момент изменяется от скорости неоднозначно, с резким переходом, обусловленным особенностью технологического процесса. Характеристики этой группы имеют машины, работающие с частыми большими перегрузками, которые иногда приводят к полной остановке. Например, механизм черпания одноковшового экскаватора, скребковый транспортер, работающий под завалом транспортируемой массы, дробилки и другие машины.

Кроме перечисленных, на практике встречаются и другие виды механических характеристик машин, например поршневых насосов и компрессоров, статические моменты которых зависят от пути.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Ранее на эту тему: Электропривод

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Характеристика двигателя в установившемся режиме

Равновесный режим работы двигателя может поддерживаться в течение конечного интервала времени только при условии ра­венства количества энергии, вырабатываемой двигателем, количеству энергии, поглощаемой потребителем. Если эти количества энергии охарактеризовать крутящим моментом двигателя М и моментом сопротивления М с , приведенным к валу двигателя, то условие получения равновесного режима обусловливается урав­нением статического равновесия (1). Частота вращения коленчатого вала при этом остается постоянной во времени.

Читать еще:  Шаговый двигатель от жесткого диска как генератор

На рис. 26 приведен график, на котором совмещены характе­ристики двигателя (кривые 1, 2, 3 и 4) с характеристиками потре­бителя (кривые 5, 6, 7 и 8). Точки пересечения их (А, В, С и т. д.) характеризуют установившиеся режимы работы, так как удовлет­воряют условию (1). График показывает также и то, что при выб­ранных положениях органа управления (выбрана частичная ха­рактеристика двигателя, например, кривая 2) и ха­рактеристике потребителя (например, кривая 6) равновесный режим (точка В) для данного вида характеристик соот­ветствует определенной угловой скорости ? B .

Установившийся режим работы двигателя с течением времени может нарушаться по различным причинам, вызывающим кратко­временные изменения в условиях работы или двигателя, или потребителя. К таким причинам можно отнести, например, пропуск вспышки в одном из цилиндров двигателя, отчего получается крат­ковременное уменьшение крутящего момента (по существу кратковременный переход на другую частичную характеристику) или оголение гребного винта судна во время штормовой погоды, вы­зывающее изменение характеристики сопротивления (вместо харак­теристики 6 для гребного винта, находящегося в воде, в этот мо­мент действует характеристика 8 для гребного винта, находяще­гося в воздухе).

Нарушение установившегося режима работы двигателя вызы­вает отклонение частоты вращения вала в ту или иную сторону. При оголении гребного винта нагрузка главного двигателя резко уменьшается, поэтому частота вращения вала увеличивается и ока­зывается больше частоты вращения вала при равновесном режиме (? в ) в момент погружения винта, когда характеристикой сопро­тивления вновь становится кривая 6. Работа главного двигателя в этот момент зависит от взаимного протекания характеристик двигателя и потребителя. Действительно, при новой угловой ско­рости ? в ’ > ? в (рис. 27, а) момент сопротивления М с становится больше крутящего момента двигателя М, вследствие чего угловая скорость вала уменьшается и равновесный режим восстанавли­вается.

При пропуске вспышки частота вращения вала, наоборот, уменьшается до значения ? вв , вследствие чего момент сопротивления М с окажется меньше крутящего момента двига­теля М. Это вновь вызовет увеличение частоты вращения вала и, так же как и в предыдущем случае, восстановление установив­шегося режима ? в .

Способность двигателя восстанавливать равновесный режим без воздействия на орган управления называется самовыравниванием (устойчивостью). В этом случае считают, что двигатель обла­дает положительным самовыравниванием или имеет устойчивые равновесные режимы работы.

Устойчивый равновесный режим двигателя аналогичен край­нему нижнему положению шарика на вогнутой поверхности (рис. 27, а).

При ином взаимном протекании характеристик двигателя и по­требителя в точке равновесного режима последний может быть слабо устойчивым или неустойчивым вообще (рис. 27, б). Действи­тельно, при отклонении скоростного режима от равновесного ? в , например, в сторону увеличения угловой скорости ? в ’ >? в , крутящий момент двигателя М оказывается больше момента со­противления М с . Поэтому в системе двигатель—потребитель по­является избыток энергии, что вызывает увеличение частоты вра­щения, и равновесный режим ? в , таким образом, не восстанавли­вается. При уменьшении угловой скорости до ? в ’ крутящий мо­мент двигателя М становится меньше момента сопротивления М с , в результате чего происходит дальнейшее снижение частоты вра­щения вплоть до самопроизвольной остановки двигателя. Это зна­чит, что равновесный скоростной режим в точке В является не­устойчивым.

Неустойчивый режим двигателя аналогичен положению ша­рика, находящегося в крайней верхней точке выпуклой поверх­ности (при малейшем отклонении шарик не вернется в прежнее положение). В этом случае двигатель обладает отрицательным само­выравниванием.

Наконец, если характеристики двигателя и потребителя сов­падают всеми своими точками в некотором диапазоне скоростных режимов, то двигатель в этом случае обладает нулевым самовырав­ниванием. Такой режим двигателя аналогичен положению шарика на горизонтальной плоскости.

Таким образом, устойчивость режимов работы двигателей опре­деляется взаимным влиянием характеристик двигателя и потре­бителя. Поэтому один и тот же двигатель с одним потребителем может работать на хорошо устойчивых режимах, а с другим — на слабоустойчивых или вообще неустойчивых режимах.

Понятие устойчивости включает, следовательно, не только ка­чественную характеристику режима работы двигателя, но и ко­личественную, так как устойчивые (или неустойчивые) режимы ра­боты неравноценны. Для уяснения этого положения достаточно проанализировать режим в точке В (см. рис. 27, а), образуемый пересечением характеристики потребителя (кривая 2) с характери­стиками двух различных двигателей (кривые 1 и 3 ). Восстановле­ние режима в точке В происходит из-за избытка (при уменьшении ?) или недостатка (при увеличении ?) крутящего момента.

Чем больше избыток или недостаток крутящего момента при том же отклонении частоты вращения от равновесной, тем большее количество энергии участвует в восстановлении равновесного режима и тем быстрее (при про­чих равных условиях) последний будет восстановлен.

При уменьшении угловой скорости до ? в ” двигатель, имеющий характеристику 1 , получит избыток крутящего момента

а двигатель, имеющий характеристику 3 , избыток крутящего мо­мента

но так как ?М 1 > ?М 2 , то режим работы первого двигателя бо­лее устойчив, чем второго.

Устойчивость работы зависит от дисбаланса крутящего момента двигателя и момента потребителя при данном отклонении угловой скорости от равновесного режима. Поэтому оценкой устойчиво­сти режима работы двигателя может служить отношение

Читать еще:  Что то гремит в двигателе мопеде

называемое фактором устойчивости двигателя.

При выбранном отклонении скоростного режима ?? (рис. 28) разность ?M’ момента сопротивления и крутящего момента дви­гателя может быть принята приближенно равной отрезку между касательными 3 и 4, проведенными к характеристикам 1 и 2 в точке равновесного режима В . Из графика видно, что ?М’ будет тем точнее соответствовать действительному дисбалансу ?М д , чем меньше . Принимая отклонение скоростного режима от равно­весного малым, фактор устойчивости можно представить в виде

При известных углах ? с и ? е наклона касательных в точке В равновесного режима приращения ?М с момента сопротивления и ?М крутящего момента двигателя определяются соотношениями

Здесь использованы частные производные, так как момент сопроти­вления зависит не только от скоростного режима, но и от настройки потребителя (например, от выбора передачи в коробке передач или от шага ВИШ), а крутящий момент двигателя зависит, кроме угловой скорости вала, от положения органа управления. С уче­том этих соотношений

Характер сил, появляющихся при выводе коленчатого вала двигателя из состояния равновесного вращения, определяется знаком F д . Если д М с / д ? > д М/ д ? характеристика сопротивле­ния будет более крутой, чем характеристика двигателя, и режим работы будет устойчивым. Фактор устойчивости F д при этом по­ложителен, и двигатель имеет положительное самовыравнивание. Если д М с / д ? д М/ д ?, то F д

Сравнение характеристик карбюраторного двигателя (см. рис. 23, а) с характеристиками потребителя (см. рис. 25) позволяет заключить, что карбюраторные двигатели имеют существенное положительное самовыравнивание (F д > 0), в то время как у ди­зелей фактор устойчивости либо положителен, но мал по абсолют­ной величине (рис. 29), либо имеет даже отрицательное значение (см. рис. 27, б ).

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Установившийся режим — работа — двигатель

Общей особенностью моторных масел является достаточная стойкость к воздействию высокой температуры и продуктов сгорания, моющая способность и малое изменение вязкости в температурном интервале запуска и установившегося режима работы двигателя внутреннего сгорания . Существуют моторные масла двух групп: 1) для автомобильных, тракторных, судовых, а также стационарных двигателей ( табл. 4) и 2) для авиационных двигателей, в которую наряду с маслами для турбореактивных двигателей входят масли для газовых наземных турбин. [46]

Для получения надлежащего пускового момента синхронный двигатель имеет в роторе дополнительную пусковую короткозамкнутую обмотку, аналогичную обмотке ротора асинхронного двигателя. В установившемся режиме работы двигателя пусковая обмотка служит для сглаживания колебаний скорости ротора и тока статора при изменении напряжения или частоты сети. [47]

Площади диаграммы, расположенные выше и ниже линии О О, представляют собой положительные и отрицательные значения избыточных работ. При установившемся режиме работы двигателя суммы положительных и отрицательных значений избыточных работ должны быть равны друг другу. [48]

В точке 9 ( см. рис. 5.1, а) и точке 7 ( см. рис. 5.1, б) реостат полностью зашунтирован. В точках 11 и 9 наступает установившийся режим работы двигателя при ММС и скорости сос. На этом пуск двигателя заканчивается. Этот способ пуска отличается сравнительно большими потерями энергии в реостате. [49]

Заштрихованная часть между кривыми / и 2 выражает собой величину динамического момента Мд при разных скольжениях s или угловых скоростях юз вращения ротора. В точке 4 пересечения этих кривых наступает установившийся режим работы двигателя , при котором d ( oz / dt0 и Мл 0, и, следовательно, достигается равновесие вращающего и нагрузочного моментов М Мг. [51]

Эти характеристики даются аналитически или графически для установившихся режимов работы двигателей и потому называются статическими механическими характеристиками. [52]

Выражение для электромагнитного момента ( 8 — 36) имеет две составляющие. Первая обусловлена зависимостью индуктивности рассеяния обмотки ротора от скольжения ( в установившемся режиме работы двигателя обращается в нуль), так как при этом угловое ускорение ар 0; вторая — изменением энергии в воздушном зазоре. Это означает, что наряду с основным магнитным полем, существующим в воздушном зазоре, в реальной асинхронной машине запасается дополнительная магнитная энергия, обусловленная индуктивностью рассеяния обмотки ротора и участвующая в преобразовании энергии в переходных режимах. [53]

Требования, которые предъявляются к вязкостно-температурным свойствам моторных масел, противоречивы. С другой стороны, при высоких рабочих температурах масла, характерных для установившихся режимов работы двигателя , необходима достаточно высокая вязкость масла во избежание перехода от эластогидродинамического, или гидродинамического, режима смазки к граничному и повышению тем самым износа. [54]

Требования, которые предъявляются к вязкостно-температурным свойствам моторных масел, противоречивы. С другой стороны, при высоких рабочих температурах масла, — характерных для установившихся режимов работы двигателя , необходима достаточно высокая вязкость масла во избежание перехода от эластогидродинамического, или гидродинамического, режима смазки к граничному и повышению тем самым износа. [55]

Карбюратор в целом может быть проверен на безмоторной установке. Установка ( рис. 85) позволяет воспроизвести условия работы карбюратора на двигателе и имитировать все установившиеся режимы работы двигателя от холостого хода до максимальной мощности. [57]

У карбюраторов с вакуумным приводом экономайзера проверяют также сопротивление давлению его открытия и закрытия, которые должны составлять 13 и 16 кПа соответственно. Значительное совершенствование технологии обслуживания и ремонта карбюратора обеспечивает его проверка в целом на безмоторной установке, позволяющей имитировать все установившиеся режимы работы двигателя ( от холостого хода до развития им максимальной мощности) и на основе измерений осуществлять не только общую оценку состояния, но и индивидуальную подгонку пропускной способности основных топливных жиклеров. [58]

Читать еще:  Устройство для охлаждения двигателя как называется

Весьма интересно то обстоятельство, что роторы асинхронных двигателей в случаях, когда разбег происходит при больших угловых ускорениях, могут кратковременно достигать скоростей больших, чем синхронная скорость вращения. Качественное объяснение этого явления может быть дано на основе векторных диаграмм, изображенных на рис. 11 — 3 и относящихся к установившимся режимам работы двигателя . На этих диаграммах вектор напряжения сети, а при неизменной скорости вращения ротора также и вектор потокосцепления ротора fyr вращаются с синхронной скоростью. Однако в конце процесса разбега, когда ротор ускоряется от s 0 1 до s 0, вектор потокосцепления fyr должен переместиться относительно векторов s и ф5 из его положения при s — 0 1, когда он отстает от ф5 почти на 45, в новое положение при s 0, когда он совпадает с ( J) s по направлению. Очевидно, чтобы совершить такое смещение, вектор fyr должен вращаться в процессе разбега со скоростью, превышающей синхронную, и, таким образом, может ускорить ротор до скорости выше синхронной. [59]

Характеристика двигателя в установившемся режиме

Историческая справка

ВНИИЭМ был создан в военное время осенью 1941 года сначала как завод № 627 для разработки и быстрейшего выпуска электротехнических средств для обороны столицы. Днем рождения института принято считать 24 сентября 1941 года, когда нарком электротехнической промышленности подписал приказ о назначении директором завода Андроника Гевондовича Иосифьяна, доктора технических наук, профессора, крупного ученого-электромеханика и талантливого инженера, который и заложил фундамент института как многопрофильной политехнической организации.

Вскоре завод был преобразован в Научно-исследовательский институт 627 с опытным заводом № 1, в 1959 г. во Всесоюзный научно-исследовательский институт электромеханики (ВНИИЭМ). В связи с расширением сферы деятельности институт в 1992 году стал научно-производственным предприятием, а наименование «Всесоюзный» было переименовано во «Всероссийский». В 1996 году НПП ВНИИЭМ было присвоено имя его основателя профессора А.Г. Иосифьяна.

21 июля 2015 года в соответствии с требованиями федерального закона от 05 мая 2014 г. № 99-ФЗ «О внесении изменений в главу 4 части первой Гражданского кодекса Российской Федерации и о признании утратившими силу отдельных положений законодательных актов Российской Федерации» наименование Открытого акционерного общества «Научно-производственная корпорация «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А.Г. Иосифьяна» (ОАО «Корпорация «ВНИИЭМ») изменено на Акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А.Г. Иосифьяна» (АО «Корпорация «ВНИИЭМ»).

ВНИИЭМ – это первый в стране завод-институт, в котором одновременно были развернуты научные, проектно-конструкторские подразделения и производство.

С первых лет космической эры, когда страна осуществляла первые шаги в освоении космоса и создавала свой ракетно-ядерный щит, ВНИИЭМ, как головная организация, активно участвовал в разработке электротехнического оборудования ракет-носителей, в частности знаменитой Р-7, с помощью которой был выведен на орбиту первый искусственный спутник Земли, а затем и первый пилотируемый космический корабль «Восток». В 1961 году за эти работы ВНИИЭМ был награжден орденом Трудового Красного Знамени.

Успешная реализация этих космических проектов и определила место предприятия в космической отрасли. В последующий период ВНИИЭМ создаёт несколько поколений автоматических космических аппаратов «Метеор», «Метеор-Природа», «Ресурс-О1» для нужд гидрометеорологии, исследования природных ресурсов Земли и экологического мониторинга, а также первый в России геостационарный гидрометеорологический космический аппарат «Электро».

За истекшие годы у предприятия накоплен богатый опыт в разработке, создании и запуске космических аппаратов. Всего предприятием было запущено 85 КА, общий налет которых в космосе составляет более 208 лет.

Наряду с решением задачи по освоению космического пространства на предприятии накоплен богатый опыт в разработке и изготовлении оборудования для атомных электростанций – системы управления и аварийной защиты (СУЗ) для водо-водяных энергетических реакторов и автоматизированные информационные системы «СКАЛА» для реакторов РБМК. Эти работы определили целое направление деятельности. В настоящее время ВНИИЭМ является одним из лидеров в разработке и производстве СУЗ для АСУТП современных АЭС.

Во ВНИИЭМ были разработаны и изготовлены электромагнитные подшипники для химической и газовой промышленности и машиностроения, на основе богатого опыта создания магнитных подшипников для роторных машин космического назначения.

В конце 80-х годов сформировалось отдельное направление по созданию безмасляных нагнетателей с магнитным подвесом ротора и сухими газодинамическими уплотнениями для газоперекачивающих агрегатов магистральных газопроводов.

За годы существования во ВНИИЭМ разработано множество электрических машин, приводов и электромеханических преобразователей различного назначения.

В 2011 году Распоряжением Правительства Российской Федерации от 23.11.2011г. № 2105-р за большой вклад в создание специальной техники и достигнутые трудовые успехи предприятие награждено Почетной грамотой Правительства Российской Федерации.

В ближайшей перспективе основными видами деятельности АО «Корпорация «ВНИИЭМ» останутся: во-первых — создание космических аппаратов гидрометеорологического и океанографического направления и космических комплексов на их основе, космических аппаратов для мониторинга окружающей среды, для фундаментальных научных исследований; во-вторых – разработка и изготовление систем управления и защиты для энергоблоков АЭС в России и за рубежом, в-третьих – разработка и производство электрических машин различного назначения в интересах социально-экономического развития страны.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector