Электрические машины
..pdf
167
tn 5,1с.
10. Время динамического торможения
Ручные расчеты ведутся по формулам:
|
|
|
i 1 |
|
|
||
i 1 |
1 Sc |
1 |
|
|
|
при i= 1, 2, 3, . . . , m, |
|
m |
|||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
i |
|
i |
1 Sc |
1 |
|
|
|
||||
|
|
|
m |
|
m = 5.
(15)
|
М Т i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
2М к Т |
|
|
|
, |
(16) |
||||
|
|
к |
|
i 1 |
|
i 1 |
|
к |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
М Т i |
|
|
|
2М к Т |
|
, |
|
|
|
(17) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
к |
i |
i |
к |
|
|
|
|
|||||
М Т с р i 05, |
М Т i 1 M eТ i , |
(18) |
||||||||||||||||
|
|
1 Sc |
, |
|
Sc М с Sн, |
|
|
(19) |
||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tТi |
J |
|
|
|
|
0е |
|
|
|
|
, |
(20) |
|||||
|
M Т cp |
М c Мн |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
i m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tТ |
|
tТi . |
|
|
|
|
|
|
(21) |
||||||
Здесь известны: |
|
|
|
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Sc 0044, |
, М н 687, |
Н м, |
0е 314 рад/с, |
М к Т 15, , |
||||||||||||||
J01, кг м2.
к 04, при R2д 0, к 006, при R2д 0.
168
Результаты ручного расчета при m 5 приведены в таблице 2.
Для машинного расчета в системе Mathcad см. пример в Приложении 5.
Таблица 2
i |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
i 1 |
0,96 |
0,77 |
0,58 |
0,38 |
0,19 |
i |
0,77 |
0,58 |
0,38 |
0,19 |
0 |
M Т 2 i 1 |
1,02 |
1,18 |
1,38 |
1,5 |
1,2 |
M Т 2 i |
1,18 |
1,38 |
1,5 |
1,2 |
0 |
М Т 2 с р |
1,1 |
1,3 |
1,45 |
1,35 |
1,1 |
tТi |
0,51 |
0,46 |
0,42 |
0,45 |
0,51 |
tТi |
0,51 |
0,97 |
1,39 |
1,84 |
2,35 |
tТ 2,35с.
Данные таблиц 1, 2 использованы для построения диаграмм переходных процессов на рис. 2.
Примечание. В отчете приводятся данные по одному способу расчетов — машинному, или ручному. Ручной является редким исключением, когда нет возможности использовать ЭВМ. При машинном варианте таблицы 1, 2 не приводятся. Записываются вычисленные значения tn, tT и приводятся компьютерные графики диаграмм переходных процессов.
11. Построение механических характеристик
Строятся МХ по выражениям (1) (6), записанным выше. Расчеты и графики лучше выполнять с помощью ЭВМ. Лучше всего пользоваться системой Mathcad для среды WINDOWS-95, версиями
Mathcad 6.0 и Mathcad Plus 6.0. Например, для расчета и построе-
ния указанным машинным способом естественной МХ по выражению (1) на экране монитора нужно записать:
169
169
S: 1 i m |
i: 1, 2 . . . m |
|
m: 20 |
|||
|
|
|
: 1 S |
|
||
|
Ме : |
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
0312, |
0624, |
||
|
|
|
S |
|||
|
0312, |
S |
||||
|
|
|
||||
Далее дается команда на расчет, ведется работа с графическим процессором, выводятся результаты на печать
При безмашинном (ручном) расчете МХ достаточно рассчитать 5 точек для значений переменных Si : 1 i
m, i 1 Si при m 5. Дополнительными точками будут
S 0, М 0; Sн, М н; Sк , М к .
Результаты ручного расчета МХ по выражениям (1) (6) приведены в таблице 3.
Таблица 3
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Si |
1 |
0,8 |
0,6 |
0,4 |
0,2 |
0 |
Sк |
i |
0 |
0,2 |
0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
к |
M e S |
1,21 |
1,4 |
1,63 |
1,85 |
1,76 |
0 |
1,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
M u S |
0,167 |
0,2 |
0,25 |
0,32 |
0,43 |
0 |
0,47 |
|
|
|
|
|
|
|
|
M Т1 |
0 |
0,83 |
0,48 |
0,44 |
0,3 |
0,21 |
1,5 |
M Т2 |
0 |
1,2 |
1,5 |
1,38 |
1,2 |
1,03 |
1,5 |
M 1 S |
1,39 |
1,57 |
1,76 |
1,9 |
1,64 |
0 |
1,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
f1 |
0 |
0,16 |
0,32 |
0,48 |
0,64 |
0,8 |
0,4 |
M 2 S |
1,05 |
1,23 |
1,48 |
1,78 |
1,84 |
0 |
1,9 |
f2 |
0 |
0,24 |
0,48 |
0,72 |
0,96 |
1,2 |
0,94 |
Механические характеристики по данным таблицы 3 показаны на рис. 2.
170
171
12. Диаграммы переходных процессов
При машинном расчете графики выводятся на экран и распечатываются без проблем. Пример записи формул для расчета кривых переходных процессов в системе Mathcad дан в разделе 4.11 методического пособия [ 1 ].
При безмашинном расчете диаграммы строятся по точкам с
данными таблиц |
1, 2. Полученные точки соединяются плавны- |
ми кривыми. |
Для данной контрольной работы диаграммы пере- |
ходных процессов по результатам «ручного» расчета показаны на рис. 2.
Литература, использованная при выполнении контрольной работы №2
1.Обрусник В. П. Электрические машины: Учебное пособие. — Томск: ТУСУР, Томск, 2007. — 207 с.
2.Кацман М. М. Электрические машины. — М.: Высшая школа. 1990.—463с.
3.Дьяконов В. П. Система Mathcad. Справочник. — М.: Радио
исвязь, 1993. — 128 с.
4.Очков В. Ф. Mathcad Plus 6.0. для студентов и инженеров.
— М.: Компьютер Пресс, 1996, — 238 с.
172
6 СИНХРОННЫЕ И ДРУГИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
6.1 Синхронные электромашины
Синхронные машины являются бесколлекторными машинами переменного тока. По своему устройству они отличаются от асинхронных конструкцией ротора, в котором создается постоянное магнитное поле. По свойствам синхронные машины отличаются абсолютной стабильностью частоты (скорости) вращения ротора при любой нагрузке. Частоты вращения магнитных полей статора и ротора синхронны (одинаковы).
Синхронные машины обратимы и могут работать как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Синхронные генераторы составляют основу электротехнического оборудования электро-
станций, т.е. практически вся электроэнергия вырабатывается синхронными генераторами (СГ). Мощность современных СГ достигает миллиона киловатт и более. Синхронные двигатели (СД) применяются главным образом для привода устройств большой мощности от 100 до 12500 кВт (насосы, поршневые компрессоры, мельницы и др.) Выпускаются СД специального исполнения на малые мощности от 10 Вт до 10 кВт. Эти машины применяются в устройствах автоматики, приборной техники и автоматизированного электропривода, например — станочного и с числовым программным управлением. СД более экономичны, чем АД: имеют на 1 2% выше КПД, коэффициент мощности близок к единице (cos 1) и может быть опережающим. В последнем случае СД выполняет дополнительные функции повышения коэффициента мощности электросетей, питающих СД.
Устройство и принцип действия синхронных машин
Наиболее распространены синхронные машины (СМ) с исполнением, показанным на рис. 6.1. В станине из немагнитного материала (чугун или алюминий) крепится неподвижная часть статор
173
магнитной системы СМ, шихтованная из пластин электротехнической стали. В статоре имеются пазы, куда закладываются проводники
173
174
обмотки переменного тока. Статорная обмотка многофазная, как правило — трехфазная. Многофазность необходима для создания вращающегося магнитного поля СМ. По исполнению статор СМ не отличается от статора асинхронных машин. Статорные обмотки соединяются по схеме «звезда» (как правило), или «треугольник».
В роторе СМ создается постоянное магнитное поле с определенным числом пар р полюсов N — S. На рис. 6.1 показан ротор с одной парой полюсов p 1, имеются исполнения при p 2, 3, 4 и более. Магнитопровод ротора может быть сплошным, поэтому редко выполняется шихтованным (СД с частыми пусками). У машин малой мощности полюса ротора выполняются из специального магнитного материала, имеющего собственное магнитное поле. Для других СМ постоянный магнитный поток создается обмотками на каждом полюсе, через которые пропускается постоянный ток. Начала и концы этих обмоток выводятся на 2 кольца (медные, бронзовые или латунные), расположенные на валу машины и изолированные от него. Постоянный ток к обмоткам возбуждения подводится к кольцам через скользящиепонимщетки.
При вращении ротора внешним приводом магнитный поток ротора будет индуцировать в обмотках статора синусоидальные ЭДС и СМ будет выполнять функции генератора электроэнергии.
Если к обмоткам статора подвести синусоидальное напряжение, то эти обмотки, включенные, например, в 3-х фазную систему, создадут вращающееся магнитное поле переменного тока с угловой скоростью
0 2 f1 , p
где f1 — частота питающего статор напряжения, р — число пар полюсов ротора.
Вращающееся магнитное поле статора сцепляется с постоянным магнитным полем ротора, обеспечивая вращение ротора со скоростью вращения поля статора. Эта скорость не зависит от момента нагрузки на валу двигателя, если этот момент не превышает 2 3 значения номинальной величины. В описанном режиме СМ яв-
ляется двигателем (СД).