2.6. Контрольні питання

1. Що таке механічна характеристика?

2. Чим визначається робоча точка на механічній характеристиці?

3. Як змінити напрямок обертання асинхронного двигуна?

4. Накресліть механічну характеристику асинхронного двигуна в рушійному режимі й позначте на ній характерні точки.

5. Сутність режиму рекуперативного гальмування.

6. Що таке режим динамічного гальмування асинхронного двигуна? Який вигляд мають механічні характеристики в цьому режимі?

7. Як здійснюється режим противключення? Який вигляд має механічна характеристика в цьому режимі?

8. Як регулюється частота обертання асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором?

9. У якій послідовності знімаються механічні характеристики рушійного режиму і режиму рекуперативного гальмування?

10. Як за дослідними даними розрахувати момент двигуна?

11. Призначення, влаштування і принцип роботи реверсивного магнітного пускача.

Лабораторна робота № 3

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДВИГУНА ПОСТІЙНОГО СТРУМУ НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ

(Тривалість роботи - 4 години)

Мета роботи - вивчити електромеханічні властивості двигуна постійного струму незалежного збудження у різних режимах роботи; ознайомитися із способами регулювання його частоти обертання.

3.1. Основні теоретичні відомості

Двигуни постійного струму незалежного збудження широко застосовуються тоді, коли потрібно забезпечити безступінчате регулювання швидкості механізму в широкому діапазоні.

3.1.1. Механічні характеристики.

Напруга U, прикладена до якоря двигуна постійного струму, урівноважується ЕРС двигуна Е і падінням напруги у колі якоря:

(3.1)

де І - струм якірного кола, А; - опір якірного кола, Ом.

ЕРС двигуна пов'язана із частотою обертання співвідношенням

(3.2)

Де с - константа; Ф - магнітний потік, Вб; ω - частота обертання, рад/с.

Момент двигуна, Нּм,

(3.3)

Із (3.1) і (3.2) знаходять рівняння електромеханічної характеристики

ω=f(І)

. (3.4)

Підставляючи (3.3) в (3.4), одержуємо рівняння механічної характеристики ω= f(М)

. (3.5)

або

.

де - швидкість ідеального холостого ходу (при М= 0);

R_Я - опір якоря двигуна;

R_ДОД - додатковий опір.

Із формули (3.5) очевидно, що механічні характеристики є прямими лініями, оскільки вони описуються лінійним алгебраїчним рівнянням

, (3.6)

де

.

З рівнянь (3.5) і (3.6) зрозуміло, якими способами можна регулювати кутову швидкість двигуна.

Механічна характеристика при R_ДОД=0 (тобто при відсутності додаткових опорів у колі якоря) називається природною механічною характеристикою.

Обертаючий момент і струм двигуна залежать від значення моменту навантаження на його валу (статичного моменту). Робоча точка двигуна визначається перетином механічних характеристик двигуна і механізму. Наприклад, якщо характеристика механізму має вигляд М=М_С (характеристика 2 на мал. 3.1), то при роботі двигуна на характеристиці 1 робочою буде точка А.

Рис.3.1

3.1. Режими роботи двигуна постійного струму

Характеристики 1 та 3 (див. мал. 3.1), що відповідають рушійному режиму, розташовані в першому квадранті. Характеристика 1 є природною (R_ДОД=0), а 3 - реостатною, або штучною (R_ДОД ≠ 0). Чим більший додатковий опір кола якоря, тим більший нахил характеристики, причому перетинаються вони в одній точці (ω₀= 0). Напрямок обертання двигуна звичайно змінюють шляхом зміни полярності напруги живлення U. При цьому на мал. 3.1 природна і штучна характеристики показані прямими.

Режим рекуперативного гальмування виникає, якщо розігнати двигун у ту ж сторону, у яку діє його момент, до швидкості понад ω₀. При цьому знак струму якоря змінюється на протилежний і енергія, яку двигун отримує від механізму, віддається в мережу. Цьому режиму відповідають характеристики 4 та 5 у другому квадранті, які є продовженням характеристик 1 і 3 (див. мал.3.1).

Гальмування проти-ввімкненням. Цей режим виникає, якщо зовнішня сила (момент навантаження або сила інерції) обертає двигун у сторону, протилежну напрямку дії його обертаючого моменту. Характеристика 6 (суцільна лінія на мал. 3.1), що відповідає режиму проти-ввімкнення, розташовується в четвертому квадранті. Пунктирна частина характеристики 6 відповідає рушійному режимові. Характеристика гальмування проти-ввімкненням 11 при протилежному напрямку обертання розташована у другому квадранті.

Динамічне гальмування. Якщо у двигуна, що обертався, якір відключити від мережі й підключити на зовнішній опір, залишивши включеною обмотку збудження, то ЕРС, що наводиться у якорі, викличе протікання струму, який, взаємодіючи з магнітним потоком, буде створювати гальмівний момент.

Рівняння механічної характеристики в режимі динамічного гальмування має вигляд

.

На мал. 3.1 даному режиму відповідають характеристики 7 та 8, причому вони наведені для різних додаткових опорів R_ДОД1 та R_ДОД2 у колі якоря (R_ДОД1 > R_ДОД2).