Механическая часть электромеханической системы. Нагрев и охлаждение электродвигателей. Шаговый двигатель как элемент электромеханической системы, страница 15

Такие же зависимости можно получить для напряжений и потокосцеплений. Дифференциальные уравнения электрической машины в неподвижной системе координат, таким образом, имеют вид      

             или

В приведенной системе уравнений величины потокосцеплений заменены на токи согласно выражениям  и  , а D=d/dt – символ дифференцир., L_s=L_ss+L_m– полная эквив. индуктивность фазы статора, состоящая из индуктивности от поля рассеивания (L_ss) и главного потока (L_m), L_m=1,5.l_sr=1,5.l_sm, L_r=L_rs+L_m – полная эквив. индуктивность фазы ротора, сост. из индуктивн. от поля рассеивания (L_rs) и главного потока (L_m). Система координат, неподв. Отн-но статора, применяется при исследовании машин, им. несимметрию электрических цепей статора при симметричной цепи ротора. Она весьма полезна при исследовании электрической машины, получающей питание от статических преобразователей частоты. Достоинство этой системы состоит и в том, что вещественные составляющие векторов (ось a)  соответствует реальным физическим значениям величин фазы А, число уравнений и членов в них меньше.

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ МУФТЫ СКОЛЬЖЕНИЯ

Электромагнитная муфта скольжения ЭМС состоит из ведущей и ведомой частей (рис 7.1). Ведущая часть 1 (якорь) представляет собой пустотелый цилиндр из ферромагнитного материала, закрепленный в подшипниках и жестко связанный с валом приводного двигателя. Внутри якоря расположена магнитная система 2 (индуктор), состоящая из двух ферромагнитных зубчатых дисков, между которыми заложена обмотка возбуждения 3, питаемая напряжением постоянного тока от выпрямителя. Ведомая часть муфты соединяется с производственным механизмом, угловая частота которого должна регулироваться. Между ведущей и ведомой частями имеется небольшой воздушный зазор.

Когда обмотка возбуждения ЭМС обтекается постоянным током, то возникает магнитный поток, который замыкается через зубцы индуктора, воздушный зазор и массивные стенки якоря. При вращении якоря в постоянном магнитном поле, в нем индуктируется ЭДС, под действием которой в стенках цилиндра протекают токи. Эти токи создают свой магнитный поток, который неподвижен относительно потока возбуждения, однако оси потоков сдвинуты в пространстве. По закону наибольшей электромагнитной энергии в системе оси потоков стремятся совпасть, т.е. создается вращающий момент, благодаря чему ведомая часть увлекается ведущей. Вращающий момент муфты зависит от тока обмотки возбуждения и от разности (перепада) угловой частоты вращения ведущей и ведомой частей. Обычно перепад угловой частоты вращения выражается в относительных единицах и носит название скольжения, величина которого определяется формулой:    ,  (7.1) где w_як, w_инд - соответственно угловая частота якоря и индуктора.

 Принцип действия ЭМС аналогичен принципу действия асинхронного двигателя, отличие заключается в том, что магнитный поток в муфте создается не трехфазным током, а постоянным током.

По аналогии с асинхронным двигателем зависимость скольжения от момента s=f(M) при постоянном по величине токе возбуждения называется механической характеристикой.

Если угловая частота приводного двигателя постоянная, то механическую характеристику можно выразить как M=f(w₂). На рис. 7.2 примерный вид таких характеристик для различных токов возбуждения (i₁, i₂, i₃, и т.д.). Из рисунка видно, что при постоянной угловой частоте w_як, приводного двигателя и при некотором моменте нагрузки М, можно регулировать угловую частоту w_инд ведомого вала путем изменения тока возбуждения ЭМС. Так как ток в якоре ЭМС зависит от тока возбуждения и перепада угловых частот от ведущей к ведомой части муфты, то длительная работа ее по условиям нагрева недопустима при больших моментах на ведомом валу и большом перепаде угловых частот.

Кроме использования ЭМС для регулирования угловой частоты ведомого вала, ЭМС может использоваться как эластичное звено в тех случаях, когда требуется предохранить ведущий вал от резких толчков нагрузки.