4. Нарисовать и объяснить механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения питающей сети и при изменении величины активного сопротивления цепи ротора.

Наиболее распространены следующие способы регулирования скорости асинхронного двигателя: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора двигателя, изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора

Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = nо (1 - s).

Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.

Жесткость механических характеристик значительно снижается с уменьшением частоты вращения, что ограничивает диапазон регулирования до (2 - 3) : 1. Недостатком этого способа являются значительные потери энергии, которые пропорциональны скольжению. Такое регулирование возможно только для двигателя с фазным ротором. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре. Изменение напряжения, подводимого к обмотке статора асинхронного двигателя, позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения. При регулировании частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения, подводимого к обмотке статора, критический момент Мкр асинхронного двигателя изменяется пропорционально квадрату подводимого к двигателю напряжения Uрет (рис. 3), а скольжение от Uрег не зависит. Рис. 1. Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором при различных сопротивлениях резисторов, включенных в цепь ротора

 

 

Рис. 2. Схема регулирования скорости асинхронного двигателя путем изменения напряжения на статоре

 

Рис. 3. Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

5. Переходные процессы в электроприводах постоянного тока.

Переходные процессы возникают при  переходе  любого  технического устройства из одного состояния в другое.  Теория автоматического регулирования определяет динамические свойства звеньев в  переходных  процессах при помощи переходной характеристики h(t).  Под переходной характеристикой понимают реакцию звена на единичное ступенчатое воздействие 1(t).

 

     Такое воздействие  соответствует  мгновенной подаче напряжения на двигатель или его отключение. Кроме того, по такому закону может изменяться момент сопротивления.

     Переходная характеристика  рассчитывается   по  дифференциальному уравнению движения электропривода при известном Xвх.

     h (t) определяется, например, при напряжении на якоре двигателя

          Uя = 1 (t) Uя₁  ;  Uя₁  = const. Типовым переходным процессом привода является апериодический. Экспериментально переходные  процессы  определяются при подаче на вход привода ступенчато изменяющегося напряжения. Работа электропривода  определяется  взаимосвязанными переходными механическими, электромагнитными и тепловым процессами. При этом    Можно назвать следующие причины возникновения переходных процессов:

-изменение Мс;

-изменение М, то есть переход привода с одной характеристики на другую, имеющий место при пуске, торможении, реверсе, регулировании скорости, изменении какого-либо параметра привода.

Объектом исследования служит идеализированная модель привода Характер   и   длительность   переходного   процесса   определяются моментом двигателя, моментами сил сопротивления (трения, резания, деформации и т. д.), массами и моментами инерции движущихся тел. Зависимости n, М, I от времени и продолжительность переходного процесса можно определить с помощью известного из механики уравнения движения. Для поступательного движущегося тела

F - F_c = mdv/dt.

Для вращающегося тела

М - M_c = J dω/dt.

М - M_c = J dω/dt. Основная задача при изучении переходных процессов сводится к определению зависимостей w (t), M(t) и i(t) для любых конкретных приводов в любых условиях.

При изучении переходных процессов мы будем полагать известными следующие исходные данные:

- начальное состояние: w _нач, М_нач, i_нач;

- конечное состояние: w _кон, М_кон, i_кон и соответствующая ему характеристика w (М);

- характер изменения во времени фактора, вызвавшего переходный процесс;

- параметры привода.

Все возникающие на практике задачи в целях их упорядоченного изучения разделим на четыре большие группы.

1. Преобладающей инерционностью в приводе является механическая инерционность (J); электрические инерционности (L) малы или не проявляются. Фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется скачкообразно (мгновенно) то есть много быстрее, чем скорость.

Примеры задач, относящихся к этой группе: мгновенное учеличение и сброс нагрузки, пуск, реверс, торможение, регулирование скорости асинхронных двигателей при питании от сети, если не учитывать индуктивности обмоток; то же для двигателей постоянного тока независимого возбуждения если Ф = const, а L_я = 0, то же для двигателей последовательного или смешанного возбуждения, если L_я= L_в =0.

2. Преобладающая инерционность - механическая (J); индуктивности электрических цепей малы или не проявляются. Фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется не мгновенно, то есть темп его изменения соизмерим с темпом изменения скорости w (“медленное” изменение воздействующего фактора).

Примеры: переходные процессы в системах управляемый преобразователь - двигатель постоянного тока, преобразователь частоты - асинхронный двигатель, если L = 0.

3. Механическая и электрическая инерционность соизмеримы; фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется мгновенно.

Примеры: переходные процессы в приводе постоянного тока при Ф = var; то же при Ф = const, но L_я # 0, то же в системе источник тока - двигатель.

4. Учитываются несколько инерционностей, фактор, вызывающий переходный процесс, изменяется не мгновенно. Эти наиболее сложные задачи, относящиеся к замкнутым системам регулирования, мы рассмотрим очень кратко - они будут детально изучаться в других курсах.