- •Электромеханика
- •Глава 1. Теоретические основы электромеханики
- •1. Теоретические основы электромеханики
- •1.1. Уравнения движения. Электромеханические аналогии
- •1.2. Электромеханические аналогии уравнения Лагранжа-Максвелла
- •1.3. Энергия электрического и магнитного полей. Силы и моменты, возникающие при электромеханическом преобразовании энергии
- •1.4. Электромагнитные, электродинамические и электростатические преобразователи.
- •1.4.1. Электромагнитные преобразователи.
- •1.4.2. Электродинамические преобразователи.
- •1.4.3. Электростатические преобразователи.
- •1.5. Классификация электромеханических преобразователей
- •1.6. Представление электромеханических преобразователей как преобразователей сигналов (информации)
- •1.7. Анализ простейшего электромеханического преобразователя.
- •1.8. Упражнения и контрольные вопросы к главе 1.
- •Глава 2. Преобразование энергии в электрических машинах
- •2.1. Принцип электромеханического преобразования энергии в электрической машине
- •2.2. Однонаправленное преобразование энергии в электрических машинах
- •2.3. Электромеханическое преобразование энергии с помощью вращающегося магнитного поля. Потери энергии. Кпд .
- •2.4. Классификация электрических машин
- •2.5. Упражнения и контрольные вопросы к главе 2.
- •Глава 3. Асинхронные машины
- •3.1. Общие с сведения и электромеханическое преобразование энергии в асинхронных машинах
- •3.2. Асинхронные трехфазные двигатели
- •3.3. Асинхронные двухфазные управляемые двигатели
- •3.4. Упражнения и контрольные вопросы к главе 3.
- •Глава 4. Синхронные машины
- •4.1. Электромеханическое преобразование энергии в синхронных машинах
- •4.2. Специальные синхронные двигатели
- •4.3. Упражнения и контрольные вопросы к главе 4.
- •Глава 5. Электрические машины постоянного тока
- •5.1. Принцип действия и преобразование энергии в машинах постоянного тока
- •5.2. Двигатели постоянного тока
- •5.3. Генераторы постоянного тока
- •5.4. Вентильные двигатели
- •5.5. Упражнения и контрольные вопросы к главе 5.
3.3. Асинхронные двухфазные управляемые двигатели
Трудности управления трехфазными двигателями привели к использованию в приводах малой мощности управляемых двухфазных двигателей, имеющих две обмотки - обмотку возбуждения и обмотку управления, напряжения в которых сдвинуты на 90oэлектрических градусов, как показано наи.
Рис. 3-10а. Схема асинхронного двухфазного двигателя.
Рис. 3-10б. Временные диаграммы питания асинхронного двухфазного двигателя.
Для упрощения управления осуществляется управление воздействием только на одну обмотку - обмотку управления через усилительно преобразующее устройство - УПУ. Вторая обмотка через конденсатор подключается к сети.
При регулировании тока в обмотке управления по величине и фазе вносится асимметрия в МДС обмоток, и вместо кругового магнитного поля в машине возникает электрическое поле. При этом наряду с напряжениями и токами прямой последовательности фаз, создающими двигательный режим, возникает напряжение и токи обратной последовательности, вызывающие торможение. Таким образом, меняя степень асимметрии, можно регулировать скорость двигателя.
В зависимости от того, как создается в машине асимметрия магнитного поля, различают три способа управления: амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый.
Чаще всего используется амплитудное несимметричное управление, когда UB=UC, а Uγ=α·Uc, гдеαменяется от 0 до 1. Пользуясь соотношениямииможно получить выражения для вращающего момента при амплитудном управлении:
При симметрии напряжений, когда α=1, из уравненияполучим нормальное уравнение - выражение для асинхронной машины.
Так как в двухфазных двигателях SM>1, то приα=0, т.е. при отключении обмотки управления двигатель тормозится, так как второе слагаемое встановится больше первого и останавливается приS=1, когда оба слагаемых становятся одинаковыми.
Механические характеристики при амплитудном управлении для случая SM=2 и ε=3 приведены наслева.
Рис. 3-10в. Статические характеристики асинхронного двухфазного двигателя.
Пусковой момент можно получить из уравнения , положивS=1.
На справа показаны регулировочные характеристики, которые могут быть получены непосредственно из механических.
Эти характеристики могут быть линеаризованы, и асинхронный двигатель представлен как линейная динамическая система, описываемая следующими уравнениями:
,
где KUиKω- коэффициенты передачи, получаемые при линеаризации характеристик, как показано на.
Рис. 3-11а. Линеаризация характеристик АДД.
;
Уравнениям соответствует структурная схема , представленная на.
Рис. 3-11б. Структурная схема АДД.
По этой схеме можно получить передаточную функцию АДД
,
где - коэффициент передачи, а- электромеханическая постоянная времени.
3.4. Упражнения и контрольные вопросы к главе 3.
Построить в относительных единицах зависимость момента от скольжения для трехфазного асинхронного двигателя f(s)=Мд/Ммакс для различных Sм (например, Sм=0,1; 0,5; 1; 2).
Пользуясь результатами п. 1, построить механические характеристики трехфазного двигателя в относительных единицах f(Мд/Ммакс)=W//Wо при тех же значениях Sм, что и в п. 1.
Пользуясь формулой (3-10), построить (в относительных единицах) кривые переходного процесса при пуске двигателя при различных значениях Sм, как показано на рис. 3-9,б.
Пользуясь формулой (3-12), построить (в относительных единицах) статические характеристики асинхронного двухфазного двигателя, как показано на рис. 3-10, в, при заданных значениях <0.3 и Sм>1. например, =0, Sм=1,5).
Пользуясь формулами (3-13) и (3-14), рассчитать по паспортным данным двигателя коэффициенты Кw, Кv и Кдв и постоянную времени Тм (для АДП-362: Nн=1950 об/мин, No=2650 об/мин , Мн=9,5 Н см, Мп=17 Н см, Uун= 120 В, J=0,4 кг см**2). Примечание. Перед расчетом все величины дол жны быть приведены к системе единиц СИ.