Основные понятия и определения в электроприводе. Механическая часть силового канала электропривода. Физические процессы в электроприводе с машинами постоянного тока, страница 14

возбуждения уравнением (3.1). Эти уравнения служат основой решения множества конкретных задач. При формулировке каждой задачи, разумеется, должны быть определены ее условия, т.е. что известно, а что нужно искать, к уравнениям машины должны быть добавлены уравнения связанных с ней внешних электрических цепей и уравнения механической части (см. разд. 2). При решении задачи должны учитываться конкретные параметры, ограничения на переменные и т.п. Рассмотрим некоторые практически важные аспекты использования в электроприводе обычных машин постоянного тока.

Допустимые интервалы изменения переменных

Решая любую системную задачу, необходимо, в первую очередь, и очень серьезно позаботиться о том, чтобы в процессе работы ни одна переменная не превысила допустимого значения. Это условие диктуется главным требованием к любой технической системе  –  требованием надежности.

В паспортных данных на любую электрическую машину всегда указываются значения номинальных величин: напряжения, тока якоря, тока возбуждения, мощности, частоты вращения (скорости), КПД, Эти данные составляют минимальный набор сведений о машине, достаточный, впрочем, для грубых оценок некоторых ее параметров и ограничений на переменные.

Номинальные данные всегда относятся к определенному режиму работы машины. Рассмотрим их сейчас для самого простого продолжительного режима работы, который обозначают S1. Признаком этого режима является неизменность нагрузки и скорости в течение длительного времени, за которое тепловые процессы в двигателе успевают установиться. С другими режимами познакомимся позднее, когда будем рассматривать задачу выбора двигателя для конкретного механизма.

Таким образом, применительно к простейшему продолжительному режиму S1 для каждой машины постоянного тока имеем в каталоге или даже на ее заводском щитке набор чисел: . Значение номинального напряжения  (иногда заданы отдельно ( и ) обусловлено электрической прочностью изоляции, использованной в машине; значения номинальных токов ( и ) и мощности () определены условиями нагрева ответственных элементов машины; значение номинальной частоты вращения () увязано с механической прочностью элементов конструкции, использованными подшипниками и т.п.; номинальный КПД () оценивает эффективность преобразования энергии в номинальном режиме.

Подчеркнем еще раз, что указанные номинальные величины относятся к продолжительному номинальному режиму работы и определяют ограничения переменных (координат) именно в этом расчетном режиме, как показано на рис. 3.2 точками «ном».

В продолжительных режимах, отличных от номинального, ограничения переменных будут иными. Так, ряд двигателей допускают работу при , т.е. их предельная частота вращения выше номинальной, как показано сплошными линиями
на рис. 3.2 . Двигатели часто работают при , а допустимый ток при этом может быть примерно равен номинальному, если использовано принудительное охлаждение от специального вентилятора, либо уменьшается с уменьшением частоты вращения при самовентилируемом двигателе за счет ухудшения теплоотвода.

Кратковременно (секунды) двигатели допускают значительные (2 – 3-кратные) перегрузки по току; ограничения здесь связаны с условиями нормальной коммутации (сплошные линии на рис. 3.2).

В каталогах на некоторые специальные двигатели приведены более детальные ограничения: указано, какие превышения напряжения или перегрузки по току допускаются в течение какого времени /11/.

Итак, рис. 3.2 дает ориентировочное представление о допустимых изменениях двух основных координат: частоты вращения и тока якоря. Штриховые линии ограничивают эти координаты в продолжительных режимах, сплошные указывают пределы, которые не должны превышаться даже кратковременно.

Оценка параметров

Номинальные данные позволяют оценить основные параметры машины. Очень важным параметром машины является активное (омическое) сопротивление якорной цепи собственно двигателя (Rя). Эта цепь в общем случае включает обмотку якоря, щеточные контакты, щетки, обмотки дополнительных полюсов,