Общие сведения об электрических машинах. Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую, страница 3

, где определяется как отношение абсолютного отклонения скорости , измеренного при изменении момента двигателя от нуля до номинального значения, к скорости холостого хода.

          Возможные пределы регулирования скорости ограничены сверху максимальными или максимально реализуемыми значениями, а снизу – величиной допустимой ошибки  или минимально реализуемыми значениями скорости при данном способе регулирования.

          В тех случаях, когда допустимая ошибка при регулировании скорости  не задана, изменение момента статической нагрузки принимают равным , где - расчетное (номинальное) значение статической нагрузки. Если известно значение модуля жесткости механической характеристики, то нижнее значение скорости холостого хода из диапазона регулирования может быть найдено следующим образом (рис.5-6):

.

Важным показателем качества регулирования скорости является плавность регулирования,  которая определятся разностью двух последовательных значений скорости, представляющих собой ступени регулирования. Для оценки данного показателя используют коэффициент плавности регулирования, под которым понимают отношение двух соседних ступеней скорости

, где  и - значения скорости на -й и -й ступенях регулирования, причем . Наиболее плавное регулирование имеет место при .

5.2 Электромеханические свойства коллекторных машин постоянного тока

Как было показано в Л.4,  машина постоянного тока состоит из статора, на котором выполнено  пар явно выраженных полюсов, и ротора  с обмоткой, секции которой подсоединены к коллекторным пластинам.  Соединение  обмотки  ротора  с внешней цепью осуществляется с помощью щеток,  скользящих по коллектору. На полюсах статора расположены катушки обмотки возбуждения,  включенные так, что создается чередующаяся система полюсов.  Обмотка возбуждения может питаться от независимого  (отдельного)  источника электрической энергии или включаться последовательно с обмоткой ротора.  В некоторых случаях  обмотка возбуждения разбивается на две части, одна из которых питается от независимого источника, а другая включается последовательно с обмоткой  ротора.

8

          Обмотка возбуждения может и вовсе отсутствовать, если полюсы выполнить из постоянных магнитов.  На рис.5-7 показаны схемы  включения машин постоянного тока с различными видами возбуждения.  Приняты обозначения:  Я - обмотка ротора (якоря); ОНВ - обмотка  независимого  возбуждения;  ОПВ  - обмотка последовательного возбуждения; ПМ - постоянные магниты; - напряжение источника питания  обмотки независимого возбуждения;  - напряжение источника питания обмотки якоря.  По способам возбуждения машины  постоянного тока делятся на машины независимого (а, г), последовательного (б) и смешанного (в) возбуждения.

          При возбуждении  от постоянных магнитов машина относится к машинам независимого возбуждения, у которых отсутствует возможность изменять  поток  возбуждения.  Поскольку способ возбуждения машины не влияет на её принцип действия, то рассмотрим подробнее машину с независимым возбуждением.

Ранее было показано,  что щетки делят обмотку ротора на параллельные ветви, токи которых определяют полюсность и пространственное положение вектора потока ротора.  Если щетки расположить на линиях геометрических нейтралей, то вектор потока ротора будет направлен под углом 90 градусов к вектору потока полюсов. Взаимное положение этих векторов при работе машины остается неизменным, так как поток полюсов направлен по оси полюсов, а поток ротора - по линии геометрической нейтрали. Такое взаимное положение потоков ротора и статора соответствует максимальному моменту,  развиваемому машиной,  и  условию непрерывного электромеханического преобразования энергии.

          На рис. 5-8  представлена схема включения обмоток двухфазной обобщенной электрической  машины,  эквивалентная  модели  двигателя постоянного тока. Эквивалентность обеспечивается включением обмотки статора  по  оси     на постоянное  напряжение  (обмотка по оси   не используется) и подключением обмоток ротора по осям 2d и 2q к преобразователю  частоты  ПЧ, осуществляющему  преобразование токов  и  в гармонические функции угла поворота ротора  c частотой  .  Функцию преобразователя  частоты  в машине постоянного тока выполняет коллектор,  который обеспечивает изменение токов и  по следующим законам: