2. Методика решения основных задач по электроприводу

2.1 Общие сведения

Электрический двигатель — это электрическая машина, в которой электрическая энергия преобразуется в механическую.

По принципу возникновения вращающего момента электродвигатели можно разделить на гистерезисные и магнитоэлектрические. У двигателей первой группы вращающей момент создается вследствие гистерезиса при перемагничивании ротора. Наиболее распространены магнитоэлектрические двигатели, которые по типу потребляемой энергии подразделяется на две большие группы — на двигатели постоянного тока (ДПТ) и двигатели переменного тока.

ДПТ классифицируют по виду магнитной системы статора:

1. с постоянными магнитами;

2. с электромагнитами:

3. с независимым включением обмоток (независимое возбуждение);

4. с последовательным включением обмоток (последовательное возбуждение);

5. с параллельным включением обмоток (параллельное возбуждение);

6. со смешанным включением обмоток (смешанное возбуждение):

7. с преобладанием последовательной обмотки;

8. с преобладанием параллельной обмотки;

Вид подключения обмоток статора существенно влияет на механические и электрические характеристики электродвигателя.

Двигатели переменного тока делятся на асинхронные и синхронные. По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора.

Основными частями синхронной машины являются якорь и индуктор. Индукторы синхронных машин имеют две различные конструкции: явнополюсную или неявнополюсную.

Механическая характеристика представляет собой функциональную зависимость крутящего момента М от угловой скорости ω. При выборе приводного двигателя стремятся к наибольшему соответствию механических характеристик электродвигателя и рабочей машины, что обеспечивает возможность их совместной работы в широком скоростном диапазоне без дополнительных регуляторов. При отсутствии полного совпадения механических характеристик минимальным условием работоспособности электропривода является наличие хотя бы одной общей точки у механических характеристик электродвигателя и рабочей машины.

Механические характеристики электродвигателей являются падающими функциями, что свидетельствует о хорошей приспособляемости электродвигателей к перегрузкам и, как правило, обеспечивает статическую устойчивость привода относительно общей рабочей точки (М_С, ω_С). Различают механические характеристики электродвигателей естественные и искусственные. Естественная характеристика получается при отсутствии дополнительных сопротивлений в цепях якоря и статора, напряжение сети неизменно. Каждому конкретному электродвигателю соответствует одна естественная и множество искусственных характеристик.

При совпадении направлений электромагнитного момента и вращения вала для электрических машин (первый квадрант) механические характеристики соответствуют двигательному режиму работы привода, а при несовпадении - тормозным режимам (второй и четвертый квадранты).

Характеризуя падающие функции, вводят понятие жесткости. Чем ближе характеристика к вертикали, тем она жестче, чем более отклонена - тем мягче. Физический смысл здесь в том, что в первом случае при значительном изменении момента М, незначительно изменяется угловая скорость с (привод «жестко держит» скоростной режим).

На естественных механических характеристиках электродвигателей выделяют характерные точки для следующих режимов:

1. номинальный режим (М=М_Н, ω = ω_Н) соответствует паспортной характеристике электродвигателя

2. пусковой режим (М=М_П, ω=0);

3. критический режим (М=М_К, ω = ω_К), при наличии экстремума функции М=f (ω);

4. режим идеального холостого хода (М=0, ω = ω₀).