TMM_Leonov (514470), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Строение и характеристики машинЭкономичность машин с тепловым двигателем резко падает при снижении используемой мощности в эксплуатации. КПД теплового двигателя может быть повышен за счетприменения теплофикационного цикла – использованиятепловой энергии отходящих газов и пара для техническихнужд.1.2.2.2.
Характеристики электродвигателейАсинхронный двигательСхема трехфазного электродвигателя переменного токас короткозамкнутым ротором показана на рис. 1.11. Егоотличает: простота устройства и эксплуатации, низкаястоимость, высокие надежность и экономичность расходаэнергии. Однако электрическая энергия часто производится с помощью тепловых двигателей, поэтому её стоимостьгораздо выше энергии, заключённой в топливе, используемом ДВС.Принцип действия асинхронного двигателя основанна том, что обмотки статора 1, питаемые трехфазным током,создают вращающееся со скоростью ωсин магнитное поле,которое пересекает проводники ротора 2, на которые действует крутящий момент Mкр. Однако, этот момент являетсядвижущим Мкр = Мдв > 0 до тех пор, пока угловая скорость12ωРис. 1.11.
Схема асинхронного электродвигателя:1 – обмотки статора; 2 – ротор331.2. Функциональные элементымашинного агрегатаMкр12ωсинω3Рис 1.12. Статическая характеристика асинхронного ЭДВ:1 – область работы двигателя; 2 – область противовключения;3 – область работы электрогенератораротора ω < ωсин. При ω = ωсин двигатель работает на холостомходу с Mкр = 0.Статическая характеристика (рис. 1.12) асинхронногоэлектродвигателя может быть описана в видеМд =2М критω −ω; S = син,SкритωсинS+SкритSгде Мкр, ω – крутящий момент и угловая скорость ротора;ωсин – синхронная скорость; Мкрит , Sкрит – критические момент и скольжение при Mкр = М крит.Асинхронный двигатель может работать в различныхрежимах:1) в режиме двигателя, в котором крутящий момент Мкри скорость вращения ротора ω имеют одинаковые направления 0 < ω < ωсин. Двигатель потребляет энергию из сетии создаёт движущий момент Мкр = Мдв > 0;2) в режиме противовключения, который образуется путем переключения двух обмоток при неизменной скорости34Глава 1.
Строение и характеристики машинвращении ротора ω. При этом направление вращения магнитного поля меняется и возникает момент сопротивленияМсопр = М кр < 0;3) в режиме электрогенератора, где скорость вала превышает синхронную скорость магнитного поля ω > ωсин , а крутящий момент ротора Мкр направлен в сторону, обратнуюскорости вала, и представляет собой момент сопротивлениявращению Мкр = Мсопр < 0. При этом движущий момент необходимо приложить к валу извне. В данном режиме торможения двигателем вырабатывается электроэнергия, котораяотдается в сеть. Это положительное качество – обратимостьмашины из двигателя в генератор у асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором не легко использовать из-за трудности его включения в систему управления.4) на холостом ходу при ωхх = ωсин и Мкр = 0.Номинальный режим двигателя выбирается на линейном участке характеристики, которую можно описать уравнениемM кр = M дв = a − bω или ω = ωсин −M двbгде а и b – постоянные коэффициенты.Электродвигатель постоянного токаЭлектрическая машина постоянного тока может работатьв двух режимах: двигательном или генераторном.
Электрическая схема с выделенным Uов – напряжением на обмоткевозбуждения, с помощью которого она включается в систему управления, показана на рис. 1.13. Соединение обмотки возбуждения, которая создаёт магнитный поток, можетUЯωUОВРис.1.13.
Электрическая схема электродвигателя постоянного тока:UOB – напряжение на обмотке возбуждения; UЯ – напряжениепитания якоря ЭДВ; ω – скорость вращения вала351.2. Функциональные элементымашинного агрегатаMкрUОВ1UОВ2ОбластьДВUОВ3ГенераторнаяобластьωРис. 1.14. Характеристика электродвигателяс независимым возбуждением:ω – скорость вращения вала; Mкр – крутящий момент;UOB – напряжение на обмотке возбуждениябыть параллельным обмотке якоря, последовательным иликомбинированным. Механическая характеристика изображена на рис.
1.14 и имеет следующие области работы:• в режиме электродвигателя (ЭДВ), который потребляет энергию из сети и создаёт движущий момент Мкр = Мдв > 0,совпадающий со скоростью вращения ротора ω;• в тормозном режиме.В генераторном режиме, или режиме рекуперативноготорможения, крутящий момент направлен в сторону, обратную скорости вала ω, и представляет собой момент сопротивления вращению Мкр = Мсопр < 0. При этом движущий моментнеобходимо приложить к валу извне. В данном режиме торможения двигателем вырабатывается электроэнергия, которая может быть использована для рекуперации энергии приторможении двигателем. Примерами рекуперативного торможения являются:• быстрый спуск груза на кране, когда двигатель включён в направлении спуска;• перевод машины с большей скорости на меньшую, когда запасённая кинетическая энергия «перекачивается» в аккумулятор или обратно в сеть.Режим работы противовключением получается в результате мгновенного переключения обмоток двигателя на противоположное вращение, при этом электрическая машина36Глава 1.
Строение и характеристики машинпотребляет мощность из электрической сети и механическую мощность с вала. Например:• спуск груза на кране, когда его момент превышает момент двигателя и якорь вращается в обратную сторону;• ускоренный принудительный останов шпинделя токарного станка для съёма, установки или измерения детализа счёт переключения двигателя на обратное вращение.Статическая характеристика двигателя описывается линейным уравнением,M крω = ωхх −,bRгде коэффициент пропорциональности b =;(kΦ)2R – сопротивление; k – константа; Φ – магнитный поток;U я – скорость вращения холостого хода М = 0.крkФНапряжение питания якоря Uя = Е + IR связано с токомв цепи якоря I и электродвижущей силой Е = kΦω.Следует отметить удобство управления, при которомпроисходит обратимость электрической машины с независимым возбуждением из двигателя в генератор путём изменения напряжения на обмотке возбуждения Uов.
Применениеодной и той же машины и как двигателя, и как генераторапозволяет повысить экономичность на неустановившихсярежимах, полезно используя запас кинетической энергиипри торможении машины. Процесс «перекачки» энергииэлектрогенератором в аккумулятор при торможении машины и, наоборот, из аккумулятора в ЭДВ при разгоне илиустановившемся движении является примером рекуперации энергии.ωхх =1.2.2.3. Характеристикигидравлического привода машинСистемы автоматики, использующие гидравлическуюэнергию, могут содержать следующие элементы: 1 – гидроаккумулятор; 2 – механизм управления, позволяющийотключать или менять направление движения (реверсирование) потока жидкости; 3 – рабочий орган (поршеньгидроцилиндра); 4 – исполнительный механизм (гидро-1.2. Функциональные элементымашинного агрегата373542167891011Рис. 1.15.
Схема гидравлического привода:1 – гидроаккумулятор; 2 – золотник; 3 – рабочий орган исполнительного механизма 4; 5 – бак; 6 – насос; 7 – разгрузочный клапан; 8 – обратный клапан; 9 – шариковый клапан; 10 – пружина;11 – поршенёк разгрузочного клапанацилиндр); 5 – бак; 6 – гидравлический насос. Схема гидравлического привода с питанием от гидроаккумуляторапоказана на рис.
1.15. Шестерёнчатый насос 6 приводитсяво вращение от двигателя (не показан на схеме) и питаетсямаслом из бака 5. Питание гидроцилиндра 4 осуществляется с помощью обратного клапана 7, пропускающего маслоот насоса под давлением в гидроаккумулятор и сохраняющего давление в нём и при открытии разгрузочного клапана7. Управление перемещением поршня 3 исполнительногомеханизма 4 осуществляет механизм управления потокомжидкости 2 (золотник), перемещение которого влево сообщает левую полость гидроцилиндра 4 с гидроаккумулятором 1, а правую полость гидроцилиндра 4 с баком 5, чтовызывает перемещение поршня 3 вправо, т.е.
в обратнуюсторону движения золотника 2. И наоборот, перемещение золотника 2 вправо вызывает перемещение поршня 3исполнительного механизма 4 влево. Величина давленияв гидроаккумуляторе 1 задаётся предварительной деформацией пружины 9 разгрузочного клапана 6.После того как давление в гидроаккумуляторе 1 при израсходовании жидкости упадет до нижнего допустимогопредела, шариковый клапан 9 перемещается вправо и закры-38Глава 1.
Строение и характеристики машинвается, происходит подзарядка давлением гидроаккумулятора от насоса 6. Как только давление достигнет требуемойвеличины, поршенёк 11 разгрузочного клапана 7, преодолевая усилие пружины 10, открывает шариковый клапан 9.Нагнетательная полость насоса 6 соединяется сливной магистралью с баком 5 и происходит разгрузка насоса 6. Таккак при открытом разгрузочном клапане 7 насос 6 работаетвхолостую, то он практически не потребляет энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
