Стабилизация работы устройства регулирования скорости на устройствах с универсальными двигателями

АННОТАЦИЯ

Основным недостатком устройств с универсальными двигателями являются неисправности, вызванные изменением скорости двигателя, что сокращает время работы устройства. Следовательно, необходимо оценивать процесс, анализируя изменение параметров двигателя универсального тока при изменении скорости. Результаты анализа показывают, на каких скоростях возникают дефекты изменения скорости универсального электродвигателя и обнаруживается диапазон изменения скорости.

ABSTRACT

The main drawback in devices with universal current motors are faults caused by changes in motor speed, which reduce the operating time of the devices. Therefore, it is necessary to evaluate the process by analyzing the changes in the parameters of the universal current motor when the speed changes. The results of the analysis show at what speeds the defects in the speed change of a universal current motor occur and the range of speed changes is found.

Ключевые слова: электродвигатель универсального тока, ток, напряжение, электрическая мощность, механическая мощность, крутящий момент, скорость вращения, КПД, метод относительных единиц, механические характеристики.

Keywords: universal current motor, current, voltage, electric power, mechanical power, torque, rotation speed, efficiency, relative units method, mechanical characteristics.

При анализе устройств с двигателями универсального тока основными параметрами являются параметры двигателя. Сначала рассмотрим характеристики двигателя на основе результатов экспериментов и получим корреляцию параметров. Основные параметры универсального токового двигателя, полученные для эксперимента, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Основные паспортные параметры универсального токового двигателя, полученные на практике

Эти параметры являются основными и номинальными значениями универсальных двигателей. Теперь для полного анализа универсального двигателя тока мы подробно проанализируем процесс, взяв все основные значения параметров, изменив нагрузку (момент сопротивления) на валу двигателя от нуля до максимального значения.

В таблице 2 приведены следующие экспериментальные основные параметры, при которых крутящий момент нагрузки на вал универсального двигателя находится в диапазоне от 20 до 120 %.

Таблица 2.

На практике основными параметрами универсального двигателя тока являются значения изменения нагрузки

Мы создали стандартизованную диаграмму, показывающую влияние крутящего момента T_н на скорость, ток, входную мощность, выходную мощность и эффективность.

График 1. Универсальные индикаторы нагрузки двигателя

Эти характеристики универсального двигателя тока показывают нам, что независимо от механических характеристик (жестких или мягких) соединительного механизма его основные параметры изменяются одинаково в течение одного рабочего периода. На графике 1 мы даем следующий анализ ключевых параметров и резюмируем его.

График 1. Темно-красная кривая показывает, что характеристика частоты вращения вала универсального двигателя обратно пропорциональна моменту. Только при номинальной скорости было установлено, что оно равно 3020 об/мин. При увеличении нагрузки на 20 % от номинала она падает до 2828 об/мин. Когда значение нагрузки уменьшается на 80 % от номинального значения нагрузки, частота вращения вала составляет 4722 об/мин. Скоростная характеристика свидетельствует о возможности применения универсальных двигателей в электроприводах с нестабильными мягкими механическими характеристиками.

На графике 1 характеристика зеленой кривой – это отношение значения тока, измеренного при различных нагрузках на валу универсального двигателя, к номинальному току, полученному методом относительных единиц. График, полученный в относительных единицах, показывает, что величина тока, которая варьируется от 20 до 120 % нагрузки, изменяется прямо пропорционально нагрузке, т.е. линейно. Это потому, что наша электрическая цепь состоит только из линейных элементов и изменение электрического заряда изменяется линейно. Этот график означает, что ток в цепи увеличивается во столько раз, когда увеличивается нагрузка, а значение тока в электрической цепи уменьшается во столько раз, когда уменьшается нагрузка на вал.

На графике синим цветом показано изменение мощности от сети при изменении нагрузки на валу. Мощность варьировалась от 158,2 до 399 Вт. Результаты означают, что мы можем увеличивать электрическую мощность универсальных двигателей только тогда, когда номинальная скорость двигателя уменьшается, когда электрическая мощность увеличивается по сравнению с номинальной. Это не всегда дает эффект. Это связано с тем, что электроприводы обладают мягкими механическими характеристиками, а момент нагрузки в электроприводах нестабилен, поэтому их энергопотребление также постоянно меняется. Таким образом, мы сохраняем только эффект этой характеристики выше. Поэтому универсальный электродвигатель используется в электроприводах, не требующих мощности и скорости. Однако по стандарту производитель имеет высокий КПД и длительный срок службы при 300 Вт только при заданном значении универсального тока двигателя.

На графике коричневым цветом показано изменение мощности вала универсального двигателя в зависимости от механического момента. Эта графическая характеристика в основном используется для сравнения при выборе двигателя для электропривода. Эта характеристика синхронизирована с механической характеристикой. На графике показана взаимосвязь между изменением крутящего момента и моментом сопротивления электрического привода, подключенного к валу. Изменение графика линейно пропорционально. Это указывает на то, что момент сопротивления универсального двигателя не является на 100 % синхронным при полной нагрузке.

Желтым цветом на графике показана эффективность универсального двигателя при различных нагрузках. Мы обнаружили, что скорость изменения КПД варьировалась от 59,4 % до максимум 86,3 % при изменении нагрузки с 20 до 120 %. Видно, что график практически не изменился по отношению к КПД от номинала. Когда первоначальное резкое изменение нагрузки увеличивается с 20 до 40 %, можно видеть, что значение КПД резко изменяется на 20 %. Во время следующего изменения нагрузки от 40 до 120 % КПД увеличился с 6–7 % до номинального приблизительного значения. На этом графике вы можете увидеть преимущества и недостатки универсальных двигателей. Его главное преимущество в том, что универсальный двигатель может использоваться для различных нагрузок с высоким КПД. Применяется в электроприводах бытовой техники, дает очень высокий эффект. Недостатком является то, что в электроприводах с постоянной механической нагрузкой влияние этой характеристики изменения меньше, особенно в промышленных электроприводах с жесткими характеристиками.

Заключение. В результате экспериментально полученных значений в двигателе универсального тока 5 основных графических характеристик, полученных на основе метода относительных единиц, позволяют двигателю работать при различных основных нагрузках и на разных скоростях с высоким КПД. Его относительно прямое и линейное соединение позволяет поддерживать постоянную скорость и крутящий момент. Можно управлять скоростью, изменяя напряжение сети, но мощность и крутящий момент уменьшатся. Второй основной способ регулирования скорости осуществляется подключением дополнительных сопротивлений к сопротивлению обмоток бытовых и служебных устройств с универсальными двигателями. Это противоположность текущим характеристикам, но результат не меняется. Их главный недостаток – быстрый выход из строя из-за маскировки, которая возникает в этих устройствах контроля скорости. Опора на полученные результаты и выводы по предотвращению этого недостатка – важная основа.

Список литературы:

1. Гафуров М.О. Основные меры энергосбережения на промышленных предприятиях и их эффективность /  https://7universum.com/ru/tech/authors/item/8579.
2. Маджидов С. Разъяснение терминов электропривод и электромобиль толковый словарь. – «Вентилятор», 1971.
3. Маджидов С. Электрические машины и электроприводы. – Энди, 1970 (2-е изд. 1979 г., 3-е изд. 2002 г.).
4. Мухторов А.Ф., Гафуров М.О., Аннаев З.Й. Надежность электротехнических систем предприятий с непрерывными технологическими процессами / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10863.
5. Мухторов А.Ф., Гафуров М.О., Норбоев А.А. Асинхронные машины, возникающие дефекты и их профилактика / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/10887.
6. Соколова Э.М. Электрический и электромеханический оборудование. – «Мастерство», 2001.
7. Measures for Implementation of Photosisticers and Photosrangers used in the Electrical Transmission of the Solar Panel / M.K. Juraev, T.A. Sattorov, F.F. Muzaffarov, S.Sh. Rustamov [et al.] / [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://solidstatetechnology.usindex.phpJSSTarticleview1294.