Лабораторная работа: Электродвигатели постоянного и переменного тока
При нагрузках менее 15—20% номинальной скорость вследствие снижения магнитного потока недопустимо возрастает, а при холостом ходе, когда Ф≈0, скорость может достигнуть величины, при которой произойдет авария (разнос двигателя). Поэтому двигатель с последовательным возбуждением нельзя пускать вхолостую.
У этих двигателей обмотка возбуждения ОВ включена последовательно с якорем и по ней протекает тот же ток что и по обмотке якоря. Поэтому при изменении нагрузки будет изменяться и магнитный поток, оказывая большое влияние на скорость двигателя. Наиболее наглядно это видно из уравнения скоростной характеристики, которое показывает, что при изменении магнитного потока скорость двигателя может изменяться в широких пределах, придавая механической характеристике большую мягкость. Однако вследствие насыщения магнитной цепи магнитный поток изменяется не пропорционально току. Наибольшее изменение магнитного потока и, следовательно, скорости будет при малых нагрузках, когда машина ненасыщенна. Зависимость магнитного потока от тока возбуждения (характеристика намагничивания) является сложной нелинейной функцией и не имеет аналитического выражения. Поэтому нет и аналитической зависимости для механической характеристики.
На рис. приведены естественные и искусственные механические характеристики двигателя последовательного возбуждения при различных добавочных сопротивлениях в цепи якоря. Введение сопротивления в цепь якоря делает характеристику еще более мягкой.
Лабораторная работа №4.
Механическая характеристика электродвигателя переменного тока с фазным ротором
Пуск двигателя с фазовым ротором производится с помощью пусковогореостата, включенного в цепь ротора. По мере разгона двигателя реостат выводится.
На рис. приведены его механические характеристики. Кривые 2, 3, 4, 5 — искусственные механические характеристики при введенном в цепь ротора реостате. Кривая 1 — естественная механическая характеристика при полностью выведенном реостате.
Увеличение активного сопротивления цепи ротора при введенном реостате вызывает уменьшение пускового тона и увеличение пускового момента. Наименьший пусковой момент М0 имеет естественная механическая характеристика.
Вращающий момент при пуске с полностью введенным реостатом будет изменяться по кривой 5. При выводе первой ступени реостата (точка а) вращающий момент мгновенно увеличивается (по линии а—б) и дальше изменяется по кривой 4. Дальнейший вывод ступеней реостата приводит к тому, что вращающий момент скачкообразно переходит с одной характеристики на другую и при окончательном выводе реостата переходит на естественною характеристику (кривая 1).
Таким образом, введение реостата в цепь ротора трехфазного асинхронного двигателя обеспечивает: уменьшение пускового тока; увеличение пускового вращающего момента; плавность пуска; возможность регулирования скорости вращения; возможность перехода на различные виды электрического торможения.
Лабораторная работа №5.
Изучение схем пуска двигателей, функции времени.
При пуске двигатель преодолевает момент инерции привода и механизма, а также силу трения, которая при трогании с места всегда больше, чем при работе, так как коэффициент трения покоя обычно превышает коэффициент трения движения. Кроме того, пуск многих горных машин и конвейеров часто осуществляется в условиях заштыбовки и завала, поэтому при пуске двигатель должен развивать значительно больший вращающий момент, чем при работе с установившейся скоростью.
В начальный момент пуска ток двигателя резко возрастает, таи к в неподвижном якоре двигателя постоянного тока отсутствует противо-э.д.с., а в неподвижном роторе включенного в сеть двигателя переменного тока индуктируется большая э.д.с. Большие пусковые токи могут вызвать перегрев обмоток, искрение щеток и значительные электродинамические усилия в обмотках двигателя, вызывающие повреждения изоляции. По условиям коммутации двигатели постоянного тока должны иметь пусковой ток не выше 0% номинального.
При большом пусковом токе возникают колебания напряжения шахтной электросети, отрицательно влияющие на работу, как самого двигателя, так и других приемников, подключенных к сети, поскольку при этом снижаются вращающие моменты двигателей, световые потоки ламп и т. д. Кроме пускового тока необходимо ограничивать ускорения и особенно стараться избежать рывка, величина которого, является производной от ускорения (м/с3 ). Чрезмерное ускорение и рывок опасны для прочности конструкции. Особенно это недопустимо в транспортных устройствах для перевозки подъема людей из шахты. В зависимости от величины статического момента различают следующие режимы пуска: легкий, когда начальный статический момент Мс, не превышает 40% номинального значения (насосы, вентиляторы, турбокомпрессоры, преобразовательные электромашинные агрегаты);
Пуск двигателей в простейших системах электропривода осуществляют с помощью пускового реостата. Большинство асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, применяют; для привода горных машин, запускают непосредственным включением на полное напряжение сети. И лишь для мощных синхронных и асинхронных; двигателей с короткозамкнутым ротором в ряде случаев применяются пуск при пониженном напряжении с мощью автотрансформаторов и реакторов, включаемых на время пуска в цепь статора. В сложных системах электропривода постоянного тока пуск осуществляют плавным увеличением напряжения на якоре.
Для облегчения тяжелых условий пуска (например, мощных конвейеров) иногда используют специальные средства — различные виды муфт (электромагнитные, гидравлические и др.). В этом случаях двигатель пускается вхолостую и передача движения исполнительному органу осуществляется включением муфты до полного разгона двигателя. Однако при этом увеличивается общее время пуска рабочей машины, хотя время работы двигателя большими пусковыми токами уменьшается.
Нормальный пуск применяют для двигателей с продолжительным режимом работы (конвейеры, насосы, роторные экскаваторы, буровые станки, вентиляторы и др.), а форсированный — для двигателей приводов, работающих с большой частотой включения (подъемные машины, рабочие двигатели одноковшовых экскаваторов и др.). Во втором случае в целях экономии времени пуск производят с предельно допустимыми моментами и токами.
При наличии упругих элементов и кинематического зазора между отдельными звеньями механизма большие моменты двигателя при пуске могут вызвать механические перенапряжения, удары, поломки машины и др. Тогда искусственно понижают начальный момент двигателя до (0,3—0,5) Мном .
Кроме обмотки возбуждения, питаемой постоянным током, ротор синхронного двигателя снабжается специальной пусковой короткозамкнутой обмоткой, с помощью которой двигатель пускается в ход как асинхронный. В установившемся режиме пусковая обмотка сглаживает колебания угловой скорости и тока статора при мнении нагрузки, напряжения и частоты сети. Постоянный ток в обмотку возбуждения подают лишь тогда, когда частота вращения ротора становится близкой к синхронной (подсинхронной). и поэтому двигатель втягивается в синхронизм. Чем меньше скольжение и величина статического момента, тем благоприятнее условия вхождения двигателя в синхронизм.
Асинхронный пуск синхронного двигателя возможен как при том, так и при пониженном напряжении. В последнем случае пуск осуществляют в следующем порядке; статор включают пониженное напряжение (при этом двигатель втягивается в синхронизм) и затем переключают его на полное напряжение.