Совместная механическая характеристика электрического двигателя и производственного механизма.
При вращательном движении между моментом, развиваемым двигателем, и моментом сопротивления в системе электродвигатель – рабочая машина существует соотношение, называемое уравнением движения электропривода:
(3)
где: 
— момент, развиваемый двигателем;
— момент сопротивления рабочей машины, приведённый к валу двигателя;
J – момент инерции движущихся частей системы двигатель – рабочая машина, приведённая к валу двигателя;
— угловое ускорение движущихся масс.
Вращающий момент, развиваемый двигателем при работе, принимается положительным, если он направлен в сторону движения привода, и отрицательным, если направлен в сторону, обратную движению. Необходимо отметить, что знак минус перед 
указывает на тормозящее действие момента сопротивления, что отвечает усилию резания, потерям трения, подъёму груза, сжатию пружины и т.п. при положительном знаке скорости. При спуске груза, раскручивании или разжатии пружины и т.п. перед 
ставится знак плюс, поскольку в этих случаях момент сопротивления помогает вращению привода.
Аналогично получают соотношение для случаев поступательного движения:
± 
± 
= m 
; 
— усилие развиваемое двигателем;
– приведённое усиление сопротивления системы электродвигатель – рабочая машина;
m – приведённая масса движущихся частей системы;
— линейное ускорение движущихся масс.
Уравнение (3) показывает, что развиваемый двигателем вращающий момент уравновешивается моментом сопротивления на валу и инерционным или динамическим моментом:
.
Из анализа этого уравнения видно, что:
1) При > , 
>0, имеет место ускорение привода;
2) При
Рассмотренные условия работы электропривода в установившемся режиме характеризует статическую устойчивость привода, когда изменение во времени скорости и момента происходит относительно медленно в отличии от динамической устойчивости, имеющий место при переходных режимах.
Обычно при проектировании электропривода механическая характеристика производственного механизма является уже заданной. Поэтому для получения устойчивой работы в установившемся режиме для определенных скоростей и моментов сопротивления производственных механизмов необходимо подбирать механическую характеристику электродвигателя соответствующей формы. Это может быть достигнуто подбором и изменением электрических параметров цепей привода. Иногда для получения требуемых механических характеристик приходится применять специальные схемы включения электрических машин и аппаратов для их управления.
Математически условия статистической устойчивости доказывается следующим образом. Уравнение движение привода 
, запишем через жесткости механических характеристик двигателя 
и механизма 
: 
. Решим это дифференциальное уравнение методом разделения переменных 
. Решение 
Следовательно условие статистической устойчивости выполняется, если показатель степени 
отрицательное, т.е. 
или 
3.9 Пуск асинхронных двигателей.
При пуске а.д. для увеличения пускового момента необходимо увеличивать 
, а при номинальном режиме для увеличения КПД и cosφ надо иметь меньше, чтобы Sн было равно 1 – 4 % (как отмечалось ранее).
Электротехническая промышленность для тяжёлых условий пуска изготавливает двигатели со специальным короткозамкнутым ротором – это двигатели с двойной беличьей клеткой и двигатели с глубоким пазом специального профиля (рис. 3.14). В этих двигателях из – за эффекта вытеснения тока, ток в стержнях обмотки ротора проходит при пуске по части обмотке, расположенной ближе к зазору, а при номинальном режиме распределяется равномерно по всему сечению обмотки, тем самым имеет место изменение сопротивления ротора.
В двигателях с двойной беличьей клеткой пусковая клетка, находящаяся ближе к зазору, выполняется меньшего сечения, чем рабочая. Иногда пусковую клетку выполняют из латуни или бронзы, а рабочую из – меди.
Для тяжёлых условий пуска в приводах от нескольких кВт до сотен киловатт применяются двигатели с фазным ротором. В этих двигателях фазная обмотка выводится на кольца, к которым при пуске подключается резистор. По мере разгона двигателя сопротивление пускового резистора постепенно уменьшается. Механическая характеристика имеет вид (Рис. 3.20).
Рисунок 3.20 Механическая характеристика асинхронного двигателя с фазным ротором при изменении сопротивления R в цепи ротора
Пусковые резисторы выполняются проволочными, литыми, чугунными и жидкостными.
Резисторы помещают в бак с трансформаторным маслом и рассчитывают на кратковременный режим работы. Жидкостной резистор представляет собой сосуд с электролитом, в который опущены электроды. При изменении глубины погружения электродов изменяется сопротивление резистора. Двигатель пускается с полностью введённым резистором и работает на механической характеристике 1 (Рис. 3.20). При этом Мп ≈ Мmax. После того, как двигатель подойдёт к скольжению S ≈ 0,5 ÷ 0,6, закорачивается часть сопротивления резистора. Двигатель переходит на характеристику 2. Затем при S ≈ 0,3 ÷ 0,4 переключается вторая ступень и двигатель переходит на естественную механическую характеристику 3.
После окончания пуска щётки закорачиваются, а пусковой резистор приводится в исходное положение.
Двигатель с фазным ротором дороже двигателей с коротким замкнутым ротором и требует дополнительной пускорегулирующей аппаратуры. В серии 4А двигатели с фазным ротором выполняются на мощности от 5,5 до 400 кВт и частоты вращения от 500 до 1500 об/мин.
Асинхронный двигатель с коротким замкнутым ротором пускают обычно прямым включением на номинальное напряжение.
При пуске крупных асинхронных двигателей для ограничения пусковых токов в цепи статора включают резисторы или реакторы ( 
), или автотрансформатор 
(Рис.3.21).
Рисунок 3.21 Пуск асинхронного двигателя включением в цепь статора: а) реактора; б) автотрансформатора (Ат)
Пусковой ток асинхронного двигателя при включении реактора будет равен:
,
где 
— индуктивное сопротивление реактора.
За счёт 
пусковой ток уменьшается до 3 – 4 кратного значения 
.
Для пуска асинхронный двигатель большой мощности иногда применяется пуск с помощью разгонного двигателя, который жёстко соединён с валом основного двигателя. Если основной двигатель тихоходный, то разгонный двигатель выбирается на частоту вращения на ступень большую. При подходе к синхронной частоте вращения основного двигателя разгонный двигатель отключается, а основной двигатель подключается к сети. Недостаток способа – наличие разгонного двигателя, используемого только при пуске.
При перерыве питание на несколько секунд большинство асинхронных двигателей успевают остановиться. При восстановлении напряжения начнётся самозапуск асинхронного двигателя. Процесс этот является трудным и для двигателей и для сети, т.к. требуется большая реактивная мощность для создания полей в двигателях, и активная мощность для запуска двигателей. При этом часть двигателей может не запуститься, а часть из – за затяжного пуска перегреться. При длительном перерыве питания необходимо асинхронный двигатель отключать от сети.
Дата добавления: 2015-09-18 ; просмотров: 1909 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Электропривод(тесты). Тестовые задания по электроприводу Основы электропривода
1. Электропривод состоит из каких основных частей, как…
а. силовая часть и система управление
б. механическая и динамическая
в. система регулирования
а. электропривод, который состоит из нескольких одиночных электроприводов, каждый из которых предназначен для приведения в действие отдельных элементов производственного агрегата
б. электропривод, который с помощью одного электродвигателя приводит в движение отдельную машину
в. трансмиссионный электропривод
г. электропривод, который служат для регулирования скорости
3. Динамическое торможение ещё называется…
б. торможения связанная со скоростью
в. торможения связанная с пусковым моментом
г. кинематическое торможения
4. Экономичность регулируемого привода характеризуется…
а. затратами на его сооружения и эксплуатацию
б. затратами на его транспортировку
в. затратами на дополнительные приборы
г. не имеет никакие затраты
5. Плавность регулирования характеризуется…
а. числом устойчивых скоростей
б. числом устойчивых моментов
в. числом устойчивых сил
г. устойчивостью по всем характеристикам
6. Диапазон регулирования зависит от…
в. от внутренних сил
г. от скорости и момента
7. Количество тепла обозначается…
8. Активные моменты могут быть как движущими и …
г. не подвижными
9. Реактивные моменты всегда направлены…
в. не имеют направления
г. могут иметь любое направление
10. Электродвигатель предназначен для…
б. изменения параметров электрической энергии
в. преобразования электрической энергии в механическую
г. повышения коэффициента мощности линий электропередачи
11. В электроприводах используют двигатели…
а. только постоянного тока
б. только переменного тока
в. постоянного и переменного тока
г. внутреннего сгорания
12. Преобразователь в электроприводе предназначен для…
а. преобразования электрической энергии в механическую
б. преобразования параметров электрической энергии (тока, напряжения, частоты)
в. преобразования механической энергии в механическую
г. преобразования механической энергии в электрическую
13. В качестве преобразователя в электроприводах используют…
б. частотные преобразователи
в. тиристорные преобразователи напряжения
г. все выше перечисленные ответы
14. Управляющему устройству электропривода не свойственна следующая функция…
а. включение и выключение электропривода
б. реверсирование электропривода
в. регулирование скорости электропривода
г. передача механической энергии рабочей машине
15. Передаточное устройство предназначено для…
а. передачи механической энергии от электродвигательного устройства к исполнительным органам рабочей машины
б. передачи сигналов обратной связи
в. передачи электрической энергии в электродвигателю
г. передачи электрической энергии к управляющему устройству
16. Механическая характеристика производственного механизма связывает…
а. ускорение и момент сопротивления
б. угловую скорость и момент сопротивления
в. механическую и электрическую мощность
г. ускорение и угловую скорость
17. Подъёмные механизмы имеют механическую характеристику…
а. не зависящую от скорости
б. линейно – возрастающую
в. нелинейно – возрастающую
г. нелинейно – падающую
18. Прессы имею механическую характеристику…
а. не зависящую от скорости
б. линейно – возрастающую
в. нелинейно – возрастающую
г. нелинейно – падающую
19. Вентиляторы и насосы имеют механическую характеристику…
а. не зависящую от скорости
б. линейно – возрастающую
в. нелинейно – возрастающую
г. нелинейно – падающую
20. Металлообрабатывающие станки имеют характеристику…
а. не зависящую от скорости
б. линейно – возрастающую
в. нелинейно – возрастающую
г. нелинейно – падающую
21. Для выбора рационального электропривода необходимо знать…
а. механическую характеристику рабочей машины
б. механическую характеристику электродвигателя
в. механическую характеристику рабочей машины и электродвигателя
г. нагрузочную характеристику рабочей машины
22. Механической характеристикой электродвигателя называется зависимость между…
а. вращающим моментом электродвигателя и его угловой скоростью
б. моментом сопротивления и угловой скоростью
в. механической и электрической мощностью
г. вращающим моментом электродвигателя и моментом сопротивления
23. У всех электродвигателей скорость является…
а. возрастающей функцией момента двигателя
б. убывающей функцией момента двигателя
в. независящей от момента двигателя
г. нет правильного ответа
24. Величина определяемая, как отношение разности моментов, развиваемых электродвигателем, к соответствующей разности угловых скоростей называется…
а. твёрдость механической характеристики
б. прочность механической характеристики
в. мягкость механической характеристики
г. жёсткость механической характеристики
25. Механическая характеристика, при которой скорость с изменением момента остается неизменной ( называется…
а. абсолютно жёсткая
а. абсолютно жёсткая
г. абсолютно мягкая
27. Механическая характеристика с коэффициентом жесткости ≤ 10 называется…
а. абсолютно жёсткая
г. абсолютно мягкая
28. Синхронные электродвигатели обладают…
а. абсолютно жёсткой механической характеристикой
в. мягкой механической характеристикой
г. абсолютно мягкой механической характеристикой
29. Асинхронные двигатели в рабочей части механической характеристики обладают…
а. абсолютно жёсткой механической характеристикой
б. жесткой механической характеристикой
в. мягкой механической характеристикой
г. абсолютно мягкой механической характеристикой
30. Согласно уравнению движения электропривода вращающий момент электродвигателя уравновешивается…
а. динамическим моментом
б. моментом сопротивления и моментом сил трения
в. моментом сопротивления и динамическим моментом
г. моментом сопротивления
31. Момент, развиваемый электродвигателем, принимается положительным, если он направлен…
а. в сторону движения электропривода
б. в сторону, обратную движению электропривода
в. по оси вращения ротора электродвигателя
г. по касательной к окружности, описываемой ротором электродвигателя
32. Если момент электродвигателя больше момента сопротивления рабочей машины, то имеет место…
а. замедление электропривода
б. ускорение электропривода
в. работа в установившемся режиме
г. реверсирование электропривода
33. При установившимся режиме работы двигателя постоянного тока приложенное напряжение U уравновешивается…
а. падением напряжения в якорной цепи и ЭДС, наведённым в обмотке возбуждения
в. ЭДС, наведенной в якоре в процессе его вращения
г. падением напряжения в якорной цепи и ЭДС, наведенной в якоре в процессе его вращения
34. Электромеханической характеристикой электродвигателя постоянного тока называется…
а. зависимость тока статора от скорости двигателя
б. зависимость тока якоря от скорости двигателя
в. зависимость тока статора от тока ротора
г. зависимость скорости двигателя от момента вращения
35. Характеристики электродвигателя, полученные при номинальных параметрах электродвигателя и отсутствии в его цепях добавочных сопротивлений, называются…
г. параметрическими
36. Искусственные механические характеристики двигателя постоянного тока можно получить за счет изменения…
а. только напряжения питающей сети U и магнитного потока возбуждения Ф
б. только напряжения питающей сети U и включения добавочного сопротивления R в цепь якоря двигателя
в. только магнитного потока возбуждения Ф и путем включения добавочного сопротивления R в цепь якоря двигателя
г. напряжения питающей сети U, магнитного потока возбуждения Ф и путем включения добавочного сопротивления R в цепь якоря двигателя
37. Скорость идеального холостого хода двигателя постоянного тока не зависит от…
а. напряжения питающей сети
б. магнитного потока возбуждения
в сопротивления якорной цепи
г. конструктивных параметров двигателя
38. При введении добавочного сопротивления в цепь якоря электродвигателя постоянного тока…
б. изменяется жёсткость механической характеристики
в. изменяется скорость идеального холостого хода и жёсткость механической характеристики
г. ничего не происходит
39. При изменение напряжения питающей сети двигателя постоянного тока…
а. изменяется скорость идеального холостого хода
б. изменяется жёсткость механической характеристики
в. изменяется скорость идеального холостого хода и жёсткость механической характеристики
г. ничего не происходит
40. При изменении магнитного потока возбуждения двигателя постоянного тока…
а. изменяется скорость идеального холостого хода
б. изменяется жёсткость механической характеристики
в. изменяется скорость идеального холостого хода и жёсткость механической характеристики
г. ничего не происходит
41. Режим электродвигателя, при котором создаваемый им момент противодействует движению рабочей машины называется…
г. холостым ходом
42. Режим торможения не свойственный двигателю постоянного тока называется…
а. рекуперативное торможение
б. динамическое торможение
в. торможение противовключением
г. сверхсинхронное торможение
43. Режим торможения возникающий во всех случаях, когда скорость вращения двигателя постоянного тока оказывается выше скорости идеального холостого хода называется…
в. торможением противовключением
г. сверхсинхронным торможением
44. Режим торможения получаемый при отключении якоря двигателя от сети и включении его на резистор называется…
в. торможением противовключением
г. сверхсинхронным торможением
45. Режим торможения, при котором обмотки двигателя включены для одного направления вращения, а якорь двигателя под воздействием внешнего момента или сил инерции вращается в противоположную сторону, называется
в. торможением противовключением
г. сверхсинхронным торможением
46. Основными электродвигателями, которые наиболее широко используются как в промышленности, так и в агропромышленном производстве являются…
а. синхронные двигатели
б. двигатели постоянного тока независимого возбуждения
в. асинхронные двигатели
г. двигатели постоянного тока последовательного возбуждения
47. Критическим моментом асинхронного двигателя называется момент…
а. амплитуда колебания электродвигателя при неполной затяжке лап статора
б. мера того, насколько ротор опережает в своем вращении магнитное поле статора
в. контактное сопротивление, образующееся при скольжении щёток по контактным кольцам
г. мера того, насколько ротор отстает в своем вращении от вращения магнитного поля статора
49. Угловая скорость вращения магнитного поля статора обозначается…
г. S
50. Скорость вращения магнитного поля статора зависит…
а. от напряжения и числа пар полюсов
б. от частоты тока питающей сети и числа пар полюсов двигателя
в. только от числа пар полюсов двигателя
г. только от частоты тока питающей сети
51. Искусственные механические характеристики асинхронных двигателей не получают с помощью…
а. изменения напряжения питающей сети
б. изменения частоты тока питающей сети
в. изменения момента сопротивления
г. введения добавочных сопротивлений
52. момент, развиваемый двигателем, изменяется…
а. пропорционально частоте
б. обратно пропорционально силе тока
в. пропорционально скорости двигателя
г. пропорционально квадрату напряжения
53. Изменение напряжения сети влияет на…
а. момент двигателя и не влияет на его критическое скольжение
б. критическое скольжение и не влияет на момент двигателя
в. момент двигателя и на его критическое скольжение
г. не влияет не на момент двигателя не на его критическое скольжение
54. Добавочные сопротивления вводят в цепь статора…
а. только для уменьшения пусковых значений тока
б. для уменьшения пусковых значений тока и момента
в. только для уменьшения пусковых момента
г. только для увеличения пускового момента
55. При введении добавочного сопротивления в цепь статора асинхронного двигателя не изменяется…
в. синхронная скорость
г. критическая скорость
56. Включение добавочного сопротивления в цепь ротора асинхронного двигателя…
а. возможно для двигателя с короткозамкнутым ротором
б. возможно для двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором
г. возможно для двигателя с фазным ротором
57. При включении добавочного сопротивления в цепь ротора асинхронного двигателя остаётся неизменным…
а. критический момент
в. критическое скольжение
г. номинальный момент
58. Механическая характеристика асинхронного двигателя строится по…
V. Тормозные режимы асинхронного двигателя
59. Для асинхронного двигателя не приемлем следующий вид электрического торможения…
г. торможение противовключением
60. Режим сверхсинхронного торможения у асинхронных двигателей возникает…
а. при скорости ниже синхронной
б. при номинальной скорости
в. при нулевой скорости
г. при скорости выше синхронной
61. Режим сверхсинхронного торможения ещё называют…
г. обратным
62. В режиме сверхсинхронного торможения ЭДС двигателя…
а. меньше напряжения сети
б. больше напряжения сети
в. равно напряжению сети
г. равно 0
63. Для перевода асинхронного двигателя в режим противовключения необходимо изменить порядок подключения фаз обмоток статора путем переключения…
а. только фазы А и фазы В между собой
б. только фазы В и фазы С между собой
в. двух любых фаз между собой
г. всех трёх фаз между собой
64. В режиме противовключения асинхронного двигателя вращающееся магнитное поле…
б. продолжает вращаться в том же направлении