Общие сведения об электрических машинах. Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую, страница 2

·  Режим торможенияпротивовключением.

В этом случае машина потребляет как механическую энергию с вала, так и электрическую из сети. Суммарная энергия расходуется в силовых цепях машины    

Режим характеризуется большими электрическими потерями.

·  Режим динамического торможения. В этом случае преобразованная электрическая энергия тратится на потери в силовой цепи двигателя. Энергию из сети машина не потребляет, поэтому

                                                       .

Для осуществления данного режима двигатель обычно отключается от сети и в его силовую цепь вводят добавочные сопротивления.

         Граничные режимы, отделяющие двигательные режимы от генераторных, соответствуют определенным точкам на координатных осях (рис.5-2, 5-3). В точках, где при  имеет место так называемый идеальный холостой ход двигателя. Чтобы машина могла работать в данном режиме, требуется подвести к её валу небольшую мощность для компенсации механических потерь и дополнительных потерь вне силовой цепи. При  и  имеет место режим короткого замыкания. В этом случае механическая мощность равна нулю, а потребляемая из сети электрическая энергия полностью расходуется на потери.

На рис.5-3 показаны механические характеристики двигателей постоянного тока (кривые 1 и 2) и переменного тока (кривые 3 и 4). Для оценки формы механической характеристики вводится понятие ее жесткости, под которой понимают производную от момента по скорости, т.е. .

Жесткость характеристик механизмов обозначается буквой .

Механические характеристики различных двигателей и механизмов существенно отличаются по жесткости:

·  для синхронных двигателей

·  для асинхронных двигателей ;

·  для двигателей постоянного тока с независимым возбуждением

·  для двигателей постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения

·  для центробежного вентилятора (рис.5-4,в)

·  для подъёмной лебедки (рис. 5-4,а)  

Установившийся режим работы двигателя характеризуется неизменными моментом и угловой скоростью и его можно рассматривать как состояние равновесия относительно координаты . Такой режим может быть устойчивым или неустойчивым. Критерием устойчивости механических систем с одной степенью свободы является условие возникновения динамического момента при выведении системы из состояния равновесия, возвращающего систему в исходное состояние. Это означает, что знак возникающего динамического момента должен быть противоположен знаку приращения координаты. В рассматриваемом случае это означает, что условием устойчивости установившегося режима является противоположность знаков у приращения скорости и у возникающего при это динамического момента, т.е.                                                           

.

Так как в окрестности точки установившегося режима при малых отклонениях скорости  механические характеристики могут быть приняты линейными, то

  и   .

Следовательно,           .

Для выполнения условия устойчивости необходимо чтобы разность () была отрицательна, т.е. условие устойчивости может быть записано в следующем виде   

На основании полученных условий устойчивости точки 1,2 и 3 на рис.5-5 относятся к устойчивой работе, а точка 4 – к неустойчивой.

Для изменения скорости рабочего органа необходимо регулировать скорость приводного двигателя. Под регулированием скорости электродвигателей понимают целенаправленное ее изменение независимо от момента на валу в соответствии с требованиями, предъявляемыми к закону движения  рабочего органа  механизма. Регулирование скорости обеспечивается  изменением параметров электрических цепей (сопротивлений) или источников питания (напряжение, частота). Изменение момента сопротивления приводит к отклонению  скорости  от заданного значения. Для оценки регулировочных свойств привода (составной частью которого является двигатель) используются некоторые показатели, основным из которых является диапазон регулирования .

Под диапазоном регулирования понимают отношение максимальной скорости холостого хода к минимальной скорости холостого хода при заданной относительной ошибке регулирования, т.е.