Характеристики асинхронного виконавчого двигуна з порожнистим немагнітним ротором

Главная » Каталог статей » Статьи на украинском » Елементи та пристрої систем управління автоматики » Асинхронні машини » Характеристики асинхронного виконавчого двигуна з порожнистим немагнітним ротором

Про робочі властивості асинхронних виконавчих двигунів з порожнистим ротором прийнято судити по їх характеристикам, головними з яких являються:

1. Механічні характеристики — залежності обертового моменту М від частоти обертання n2 при постійному сигналі керування:

M = f(n2) при Uк = const або b = const .

2. Регулюючі характеристики — залежності частоти обертання n2 від величини або фази сигналу керування image002 при постійному моменті опору на валу:

n2 = f(Uк) або n2 = f(sinb) при M = const .

3. Залежності механічної потужності на валу Р2 від частоти обертання n2 при постійному сигналі керування:

Р2 = f(n2) при Uк = const або b = const .

Для надання характеристикам універсальності — придатності для оцінки властивостей двигунів різних потужностей, частот обертання і т.п. — їх будують у відносних одиницях.

image004

Рис.3.6. Механічні характеристики виконавчого двигуна з порожнистим

немагнітним ротором при різних способах керування

За базові (одиничні) величини в системі відносних одиниць приймають постійні для будь-якого двигуна величини:

за одиницю моменту — пусковий момент Мпуск. о при круговому обертовому полі;

за одиницю частоти обертання — синхронну частоту n1=60f1/p;

за одиницю потужності - потужність Рпкск. о, що використовується двигуном при пуску, при круговому обертовому полі;

за одиницю напруги керування - номінальну напругу керування Uк. ном, що забезпечує кругове обертове поле при пуску.

Обертовий момент m, частота обертання n, потужність р2, напруга керування — коефіцієнт сигналу a — у відносних одиницях знаходяться як відношення дійсних величин М, n2, P2, Uк до відповідних базових (одиничних ) величин:

m = M / Mпуск. о; n = n2 / n1;

p2=P2 / Pпуск. о; a = Uк / Uк. ном .

На рис. 3.6, 3.7 і 3.8 приведені механічні і регулюючі характеристики, а також залежності механічної потужності на валу від частоти обертання для виконавчих двигунів з порожнистим немагнітним ротором при слідуючих способах керування: а — амплітудному; б — фазовому; в — амплітудно-фазовому.

Механічні характеристики m=f(n) виконавчого двигуна з порожнистим немагнітним ротором. При різних способах керування (рис. 3.6) ці характеристики схожі одна на одну. Максимальний момент має місце при пуску (при n=0). З підвищенням частоти обертання момент поступово зменшується і при частоті обертання холостого ходу стає рівним нулю. Максимальний обертовий момент і максимальну частоту обертання холостого ходу двигун має при коефіцієнті сигнлу, рівного 1 (aе=1, sinb=1). При зменшенні коефіцієнта сигналу спостерігається зміщення механічних характеристик в бік менших частот обертання і обертових моментів.

image006

Рис.3.7. Регулюючі характеристики виконавчого двигуна з порожнистим немагнітним ротором

Механічні характеристики при всіх способах керування нелінійні — обертовий момент зменшується з підвищенням частоти обертання не за прямолінійним законом. Найбільшу лінійність мають характеристики при фазовому керуванні, найменшу — при амплітудно-фазовому.

Порівнюючи механічні характеристики при амплітудному (рис. 3.6, а) і амплітудно-фазовому (рис. 3.6, в) способах керування, можна замітити, що при амплітудно-фазовому керуванні двигун розвиває більший момент при середніх частотах обертання, але має менші частоти обертання холостого ходу. Перше пояснюється тим, що з підвищенням частоти обертання n напруга Uз безпосередньо на обмотці збудження конденсаторного двигуна (після конденсатора) не залишається постійною, як при інших способах керування, а збільшується. Це викликає підвищення магнітного потоку машини, а тому, і обертового моменту.

image008

Рис.3.8. Залежності механічної потужності на валу від частоти обертання

виконавчого двигуна з порожнистим немагнітним ротором

Зменшення частоти обертання холостого ходу в конденсаторному двигуні в порівнянні з двигуном при амплітудному керуванні пояснюється наявністю зворотнього обертового поля, яке має місце при всіх режимах амплітудно-фазового керування, крім пускового (n=0) при a=a0.

Регулюючі характеристики (рис. 3.7). Ці характеристики нелінійні — частота обертання двигуна при всіх способах керування з збільшенням сигналу керування (aе, sinb, a) підвищується не за прямолінійним законом. Останнє являється досить істотним недоліком виконавчих двигунів змінного струму, так як в схемах автоматики завжди добиваються лінійного регулювання.

Найбільшу лінійність мають характеристики при фазовому керуванні (рис. 3.7, б), найменшу — при амплітудно-фазовому (рис. 3.7, в).

Регулюючі характеристики при всіх способах керування мають найбільш лінійні ділянки при малих відносних частотах обертання (в початковій їх частині). Тому на практиці намагаються працювати в зоні малих відносних частот обертання, для чого використовують двигуни, розраховані на підвищені частоти змінного струму f1:

n = n2 / n1 = n2p / (60 f1). (3.3)

Розглядаючи сімейства регулюючих характеристик, неважко замітити, що напруга (сигналу) рушення двигуна, тобто мінімальна напруга керування, при якій ротор двигуна, маючи визначене навантаження на валу, рушає з місця, пропорційно моменту опору (Uк. руш º М). Напруга рушання у відносних одиницях (коефіцієнти сигналу aе, sinb, a) рівна моменту опору m.

Залежності механічної потужності на валу від частоти обертання р2=f(n) (рис.3.8). Ці характеристики неважко отримати з механічних характеристик шляхом множення обертового моменту m на відповідну йому частоту обертання n:

р2=mn . (3.4)

Механічна потужність на валу р2 рівна нулю при пуску, коли n=0, і холостому ході, коли m=0, і досягає максимуму при частотах, приблизно рівних половині частоти обертання холостого ходу.

За номінальну потужність виконавчого двигуна, як правило, приймають максимальну механічну потужність р2max. Частота обертання, що відповідає цій потужності, вважається номінальною.

Чим більше механічна характеристика наближається до лінійної, тим менша максимальна механічна потужність двигуна і тим ближче номінальна частота обертання до частоти, рівної половині частоти холостого ходу. Найбільші номінальні частоти обертання, а тому, і максимальні механічні потужності мають двигуни з амплітудно-фазовим керуванням (рис. 2.8, в), найменші — двигуни з фазовим керуванням (рис.2.8,б).

До позитивних властивостей двигунів з порожнистим немагнітним ротором слід віднести: малу інерційність ротора, значний діапазон регулювання частоти обертання, високу надійність, безшумність, хорошу стабільність характеристик.

До недоліків слід віднести низькі ККД і cosj, великі габарити і вагу.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье