2832

На участках холостых ходов характеристика x 0 не зависит от скорости. На участках включения муфты x 2 характеристика нелинейно возрастает, так как расход энергии на включение муфты

Ам Yв.ш. w2 .

На участке рабочего хода механическая характеристика определяется видом выполняемой операции.

Механической характеристикой двигателя называется зависимость угловой скорости вала двигателя от вращающего момента

f M . Почти все электродвигатели обладают тем свойством,

что скорость их является убывающей функцией от момента двигателя. Степень изменения скорости с изменением момента у разных двигателей различна и характеризуется жесткостью их механической характеристики.

Различают четыре основных категории механических характеристик электродвигателей (рис. 6).

Рис. 6. Механические характеристики электродивгателей

1.Абсолютно жесткая ( = ∞). Такой характеристикой обладают синхронные двигатели.

2.Жесткая. У жесткой скорость с изменением М уменьшается

вмалой степени. Это двигатели постоянного тока независимого возбуждения и ассинхронные двигатели в пределах рабочего диапозона.

3.Мягкая - двигатели постоянного тока последовательного возбуждения.

4.Абсолютно мягкая ( = 0) - момент двигателя с изменением угловой скорости остается неизменным. Это двигатели постоянного тока независимого возбуждени при питании их от источника тока.

12

При правильно подобранных и согласованных механических характеристиках производственного механизма и электродвигателя электропривод работает в устойчивом режиме. Причем роль регулятора выполняет ЭДС двигателя (рис. 7).

Рис. 7. Устойчивый режим

Допустим, характеристика двигателя определяется (1). Характеристика механизма в начале (2) - пустой конвейер, рольган. В этом случае двигатель работает со скоростью и М = М1. С увеличением нагрузки (3) двигатель тормозится скорость его снижается, и поэтому уменьшается ЭДС. При уменьшении ЭДС в якорной цепи возрастает ток и момент увеличивается. Рост момента продолжается до тех пор пока не наступит равновесие М = М2 . Таким образом в данном случае электропривод работает в режиме статистической устойчиво-

что привод статистически устойчив, если при положительном приращении угловой скорости момент двигателя окажется меньше момента сопротивления и привод вследствие этого затормозится до прежнего значения скорости. При отрицательном приращении угловой скорости момент двигателя окажется больше момента сопротивления, и привод вследствие этого разгонится до прежнего значения скорости. Для асинхронного двигателя (рис .8) могут иметь место как устойчивый, так и неустойчивый режимы работы:

13

Рис. 8. Устойчивый ( 1) и неустойчивый ( 2) режим асинхронного двигателя

4. ПЕРЕХОДНЫЕ РЕЖИМЫ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ РАЗГОНА, ТОРМОЖЕНИЯ

Разгон, торможение электропривода, переход от одной скорости к другой называется переходными режимами работы. Определение времени переходных процессов основано на интегрировании уравнения движения привода:

14

Время торможения:

Аналитическая зависимость изменения скорости при пуске или торможении имеет обычно сложный вид. Поэтому пользуется обычно графоаналитическим способом (рис. 9)

Рис. 9. Расчет переходного процесса

График разбивается на большое число участков, в пределах которых (М - Мс) - можно считать постоянным в пределах каждого

участка 30h ,

15

Ориентировочные рекомендации для основных видов электродвигателей даны в табл. 1:

Назначение электродвигателей

Как правило, все электродвигатели запитываются стандартным трехфазным напряжением 380/220 v.

При выборе конструктивного исполнения двигателя учитывают три фактора:

1.Защиту от воздействия окружающей среды;

2.Обеспечение охлаждения;

3.Способ монтажа.

По способу защиты электродвигатели бывают: открытые, защищенные, закрытые, взрывоопасные.

-открытые - не имеют средств защиты и устанавливаются в сухих помещениях без пыли и грязи.

-защищенные - делятся на три категории:

а) защищенные от случайного соприкосновения с токоведущими частями и попадания посторонних предметов. Они имеют сетки, закрывающие отверстия в корпусе.

17

б) защищенные от попадания капель. Они снабжены кроме сеток специальными козырьками.

в) защищенные от дождя и применяются на открытом воздухе. г) закрытые - двигатели устанавливаются в помещениях загрязненной пылью с металлическими включениями, парами масла

или керосина.

д) взрывоопасные - имеют корпус способный выдержать взрыв газа внутри двигателя и исключают при этом выбор пламени. На крышке коробки выводов этих двигателей отлит знак РВ - рудничный взрывобезопасный или ВЗГ - взрывобезопасный в газовой среде.

По способу охлаждения различают двигатели с естественным охлаждением, с самовентиляцией внутренней или наружной и с принудительной вентиляцией. По способу монтажа: с горизонтальным расположением вала или с вертикальным на лапах или с креплением с помощью фланца. Существуют встраиваемые двигатели, корпуса которых представляют единое целое с корпусом или станиной.

6. АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Наиболее компактными, надежными и экономичными двигателями, сохраняющими примерно постоянную скорость при изменениях нагрузки, является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. В кузнечно-штамповочном машиностроении эти двигатели являются самыми распространенными.

Двигатель содержит две основные части: неподвижную - статор, подвижную - ротор. Статор собран из штамповочных листов электротехнической стали. По внутренней кромке листов вырублены пазы, которые создают в статоре каналы для укладки изолированного медного привода.

Короткозамкнутый ротор выполнен в виде «беличьей клетки». Стержни обычно медные расположены в пазах замыкающих колец. Принцип действия асинхронных двигателей основан на двух явлениях: образовании в обмотке статора вращающегося магнитного поля и воздействии этого поля на токи индуицированные в короткозамкнутых витках ротора.

18

Для возбуждения в статоре вращающегося магнитного поля необходимо соответствующим образом расположить намагничивающие катушки в статоре и подать на катушки трехфазное напряжение, обеспечивающее временной сдвиг токов в катушках. Обмотки статора обычно соединены в треугольник. Симметричная система токов возбуждает в сердечнике вращающееся поле с одной парой полюсов, если каждая фаза обмотки статора образована одной катушкой. За

где f - частота переменного тока

Можно получить многополюсное поле. Для этого необходимо количество катушек в фазе увеличить, при этом угловые размеры катушки уменьшаются. Например, для создания поля с двумя парами полюсов в каждую фазу обмотки статора включают две катушки. Их размеры по сравнению с двухполюсной уменьшают в два раза, то

щения магнитного поля с двумя парами полюсов в два раза меньше, чем двухполюсного, так как за один период изменения тока полюсы поворачиваются только на 180 º.

Вращающееся магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Поскольку обмотка замкнута, то ЭДС вызывает в них ток того же направления. В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся полем, возникают силы, приводящие ротор во вращение.

Возникновение токов в роторе возможно лишь при относительном движении проводников ротора относительно магнитного поля, то есть при их движении в одну сторону, но с разными скоро-

19

стями (принцип асинхронности). Степень разности скоростей оцениваем - скольжением (рис. 11).

где - угловая скорость вращения магнитного поля в статоре; 0 - угловая скорость вращения ротора.

- «+» - при вращении ротора в направлении вращения магнитного поля - режим двигателя.

- «-» - при встречном движении - режим электромагнитного тормоза.

Если ротор с помощью другого двигателя вращается в направлении магнитного поля со скоростью более высокой - режим генератора.

Рис. 11. Режимы работы асинхронного двигателя

Трехфазные асинхронные двигатели подразделяются на два типа: короткозамкнутые и с фазным ротором. Двигатель с фазным ротором имеет на роторе трехфазную обмотку, соединенную звездой. Свободные концы обмоток подводят к трем контактным кольцам на валу. При помощи щеток контактные кольца соединены с регулируемым трехфазным реостатом. Это улучшает запуск двигателя и позволяет регулировать скорость вращения (рис. 12).

20