Естественная механическая характеристика строится по двум точкам:

(«н, Мн) и (Юон, М=0). Скорость идеального холостого хода Юон определяется по формуле

о = U н .(145)

о 0 н = кФ7

Электромагнитный момент

Мн = кФн I н(14.6)

двигатель развивает при нормальной частоте вращения юн.

Необходимо отметить, что механические характеристикидвигателей o=f(M) строятся в зависимости от электромагнитного момента

М = М в + М х .(14.7)

Момент потерь холостого хода часто принимают постоянным Мх= Мхн и определяют по каталожным данным номинального режима

М хн = М н - М вн .(14.8)

Мвн = Рн •(14.9)

где Мвн - номинальный момент на валу двигателя.

Естественная электромеханическая характеристика o=f(I) определяется соотношением

о =

U н - I г я

кФ н(14.10)

и строится также по двум точкам: (он, !н) и (оон, I=0).

Часто в рамках автоматизированного электропривода используются характеристики, построенные в относительных единицах (о.е.). Для перехода к о.е. назначаются базовые величины, за которые обычно принимаются номинальные значения: U6 =ин, I6 =Iii, Фб =Фн и лишь за базовую частоту вращения «б =соон.

Базовые значения других переменных определяются через базовые значения основных переменных:

Мб = Мн = к Фн Iн; Еб = Ен = к Фн с0н; R б = R н = u н /I н.

Естественные механическая и электромеханическая характеристики в о.е. совпадают

сс~ = 1 - М г я;

СГ= 1 - ГГ7;(14.11)

М = I ;

и строятся по точкам: (оГ = 1, М = 0) и (оГ = 1 - гя, М = 1) . Использование изображения характеристик в о.е. позволит в дальнейшем легко строить искусственные характеристики и определять параметры схем включения.

14.1.2 Естественные характеристики двигателя последовательного возбуждения

Двигатели последовательного возбуждения постепенно вытесняются из электроприводов промышленных механизмов асинхронными двигателями. Эти двигатели сохраняют свое место в электроприводе транспортных устройств (электровозы, троллейбусы, трамваи) благодаря их достоинствам для этого типа приводов:

-однопроводное питание;

-поток не зависит от напряжения сети;

-постоянство статической мощности;

-возможность форсирования переходных режимов и т.д.

Обмотка возбуждения двигателя последовательного возбуждения включается в цепь якоря и поток машины определяется током якоря. Механическая и электромеханическая характеристики двигателя определяются кривой намагничивания машины, поэтому естественные характеристики не поддаются аналитическому расчету. Расчет характеристик двигателя - графоаналитический, и исходными данными для расчета являются каталожные кривые - зависимости от тока якоря I

момента на валу Мв и частоты вращения n, а также мощности на валу Рв и коэффициента полезного действия п.

В каталогах [14] приводятся также номинальные данные двигателя (Рн, !н,

ин, пн), а также предельные значения момента Ммаксдоп и частоты вращения

2

с°макс, момент инерции якоря 1дв или маховый момент GD = 4 1дв. Для двигателей краново-металлургической серии (двигатели типа Д) приводятся значения допускаемых нагрузок Р, I, n при каталожных значениях ПВ, что позволяет построить участок электромеханической характеристики.

Для дальнейших расчетов искусственных характеристик целесообразно построить зависимости электромагнитного момента Мэм( I ) и тормозного момента Мт( I ). Для этого задаются током якоря !зад, по каталожным кривым определяют частоту вращения сое на естественной электромеханической характеристике и

значение момента на валу Мв по каталожной зависимости Мв( I ). Электромагнитный момент рассчитывается по соотношению

U н - I зад (гя + Гов ) I ,(14.12)

- -зад---

а тормозной момент

М = kФ I = ~ н зад у-я ->°в / I iVi эмзадзад

Мх = 2 • Мэм - Мт .(14.13)

По результатам расчетов строятся зависимости Мэм( I ) и Мх( I ), а также естественная механическая характеристика со=/( Мэм).

14.1.3. Естественные характеристики асинхронного двигателя

В каталогах электротехнической промышленности [ 15, 16] приводятся номинальные данные двигателя:

Uijj - номинальное напряжение статора, В;

11н - ток статора, А;

Рн - мощность на валу, кВт;

пн - частота вращения, об/мин,

cos фн - коэффициент мощности;

пн - коэффициент полезного действия, а также

Мк - максимальный момент, Нм;

пмакс - максимальная частота вращения, об/мин;

1дв - момент инерции ротора, кгм2. Для двигателя с фазным ротором:

Е20 - напряжение на кольцах заторможенного разомкнутого ротора, В;

12н - номинальный ток ротора, А. Для двигателя с короткозамкнутым ротором:

Мп - пусковой момент, Нм;

1п - пусковой ток статора, А.

Кроме номинальных данных, в каталогах двигателей краново-металлургической серии МТБ(Н) приводятся каталожные кривые - зависимости

от скольжения S момента двигателя М(Б), тока статора Ii(S) и cosф(S), а также допускаемые нагрузки Р, n, I при каталожных значениях продолжительности включения ПВкат .

Наиболее точной механической характеристикой асинхронного двигателя является каталожная зависимость М), и лишь при отсутствии каталожной зависимости приходится обращаться к приближенным расчетам.

При известных сопротивлениях статора r1, х1 и ротора r2, х2 для расчета естественной механической характеристики используют уточненную формулу Клосса:

М

2 М к (1 + aS к)

S

+

S

S S

+ 2aS

±

a = r 1 / г 2 ;

3 U

М

фн

к

л

2 ю он (r1 + V r1 + (x 1 + x 2 )

2

2

(14.14)

(14.15) (14.16)

(14.17)

к

к

к

S