Двигателя переменного

Современная машина (установка, агрегат) представляет собой систему взаимодействующих устройств: двигателя, передаточного механизма, исполнительного (рабочего) механизма и комплекса контролирующих, регулирующих, управляющих и других приборов.

1. Основные направления развития машин. Изучая современные ему машины, К. Маркс писал: «Всякая развитая совокупность машин состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец, машины-орудия или рабочей машины» *. Для того времени такая совокупность машшь как, например, паровой двигатель, сложная трансмиссия и ряд ткацких станков на текстильной фабрике, определяла уровень развития техники. В дальнейшем с развитием электротехники исходные виды энергии сперва преобразовывали в электрическую энергетические машины, а затем в электродвигателях электроэнергию преобразовывали в механическую, используемую для приведения в движение производственных машин.

1. Механические характеристики. Перейдем теперь к определению закона движения. Машинный агрегат — это комплекс, состоящий из машины-двигателя, передаточного механизма и рабочей машины. В двигателе создается движущий момент (или движущая сила). В рабочей машине образуется момент (или сила) полезных сопротивлений. Двигатель и рабочая машина имеют собственные кинематические цепи, но при изучении движения агрегата удобно рассматривать его общую кинематическую цепь, не разделяя ее на составные части, т. е. на цепь двигателя, передаточного механизма и рабочей машины. При этом действие внешней среды на механизм изображается внешними моментами (или силами), движущим моментом (силой) и моментом (силой) полезных сопротивлений, приложенными соответственно к ведущему и ведомому звеньям.

Машиной называется совокупность согласованно (циклически) движущихся звеньев, предназначенная для преобразования одного вида энергии в другой или преобразования параметров движения с целью повышения производительности труда и замены ручного труда машинным. Это определение находится в полном соответствии с высказыванием К. Маркса о том, что «... машина одарена чудесной силой сокращать и делать производительнее человеческий труд»2. Следовательно, социально-экономическое назначение машины состоит в механизации и автоматизации трудовых процессов человека. К. Маркс, рассматривая техническое назначение машины, писал: «Всякая развитая совокупность машин состоит из трех существенно различных частей: машины-двигателя, передаточного механизма, наконец, машины-орудия, или рабочей машины»2.

На рис. 2.1, а в качестве примера представлена конструктивная схема машинного агрегата, состоящего из одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с непосредственным впрыском топлива Д, передаточного механизма ПМ, рабочей машины РМ — генератора, вырабатывающего электрическую энергию, и маховика, выполняющего роль регулятора, Р.

малое сопротивление движению, особенно в момент пуска двигателя; сравнительно высокая точность преобразования движения; возможность получения наименьшего приведенного к валу двигателя момента инерции вращающихся звеньев (при частых пусках и реверсах привода уменьшение приведенного момента инерции дает возможность ускорить переходные процессы разгона, что имеет важное значение); бесшумность действия и высокая виброустойчивость, а также простота управления, в том числе автоматического и дистанционного. При выборе передачи учитываются технологические требования, предъявляемые к машине, например постоянство передаточного числа, бесступенчатое регулирование скорости, к. п. д., масса, достижимая точность изготовления передачи, а также стоимость изготовления передачи.

1 Приводом называют устройство, состоящее из двигателя, передаточного механизма между двигателем и рабочей машиной и системы управления.

Соединение электродвигателя и преобразователя представляет собой агрегат-преобразователь. Совокупность преобразователя и вторичного двигателя представляет собой гидро- или пневмопривод, а совокупность вторичного двигателя, передаточного устройства и исполнительных органов машин— гидро- или пневмомеханизмы.

Рассмотрим теперь машинный агрегат, формируемый по общей схеме Д — ПМ — РМ. Силовую цепь такого агрегата представим как составную двухсвязную динамическую систему (рис. 75, а). Положим, что известны собственные спектры локальных динамических моделей подсистем (двигателя, передаточного механизма, рабочей машины). Тогда, следуя схеме вывода, изложенной при анализе системы Д — РМ (13.1) — (13.7), и применяя разработанный выше аппарат структурных 7'9-пре-образований, расчетную консервативную модель исследуемой си-

Из механических систем, применяемых в современной технике, весьма значительную роль играют системы, состоящие каждая из машины-двигателя, передаточного механизма и исполнительного устройства, являющегося рабочей машиной. ТакукЛ систему принято называть машинным агрегатом. Исследование движения указанной системы надо производить как для одной целой системы со всеми особенностями отдельных ее элементов:

почти на 23%. Таким образом, правильное решение вопроса о выборе типа машины-двигателя и передаточного механизма оказывает положительное влияние на уровень параметров машины и на ее экономичность.

характеристика электродвигателя постоянного тока е параллельным возбуждением, на рис. 51 — характеристика электродвигателя постоянного тока е последовательным возбуждением, и на рис. 52 — трехфазного асинхронного двигателя переменного тока.

В ЦНИИТмаше [1190] изготовлен стенд для испытаний на контактную усталость моделей прокатных валков (рис. 1158). Два рабочих (испытуемых) валка диаметром 90 мм с длиной бочки 135 мм вращаются между двумя опорными валками диаметром 250 мм. На контактирующих дорожках шириной б—8 мм удельные давления составляют до 5000 МН/м2 (500 кгс/мм2). Благодаря разности диаметров рабочих валков можно создавать относительное скольжение-Скорость вращения валков 1600 об/мин. Привод осуществляется от двигателя переменного тока / через редуктор 2 и шпиндельные муфты 4. Усилие замеряют месдозой 3.

угловой скорости. На фиг. 7 показана механическая характеристика электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Характеристика электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением дана на фиг. 8, а на фиг. 9 — характеристика трехфазного асинхронного двигателя переменного тока.

Выбор электрического типа двигателя переменного тока с нерегулируемой скоростью. По экономическим соображениям для приводов с нерегулируемой скоростью, которые не рассчитываются на большую частоту пуска в ход, следует применять исключительно двигатели переменного (трёхфазного) тока одного из следующих трёх электрических типов: 1) короткозамкнутые асинхронные; 2) синхронные; 3) асинхронные с кольцами. Выбор решается экономическими соображениями с учётом влияния коэфициента мощности (cos cp) двигателя на стоимость электрической энергии. В отношении cos 9' преимущество имеет синхронный двигатель, работающий при cos cp = = 1 или cos 9 = 0,8 при упреждающем токе. Преимущество короткозамкнутого двигателя заключается в более простой конструкции и, следовательно, в меньшей первоначальной стоимости. В современной практике в основном применяются короткозамкнутые и синхронные двигатели. При мощностях примерно до

Машинные (вращающиеся) генераторы являются агрегатами, состоящими из двигателя переменного тока (асинхронного или синхронного), приводящего в движение генератор токов повышенной частоты. Осуществление машинных генераторов на частоты выше/= 10000 гц встречает серьёзные технические трудности.

Первое десятилетие XX в. ознаменовалось существенными усовершенствованиями электрических машин. В эти годы развернулись научные исследования физических процессов в электромагнитных механизмах [4]. Качество электрических машин удалось заметно повысить с получением новых ферромагнитных сплавов, идущих на изготовление остова. Например, в Германии были получены сплавы, отличавшиеся большой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой, что обеспечивало незначительные потери энергии в железе. Уточненные методы расчета, освоение рациональной технологии обработки деталей и разработка эффективных конструктивных форм также содействовали успеху. Все эти меры вели к уменьшению веса и снижению стоимости двигателей. Особенно сильно подешевели мелкие двигатели. По данным немецкого проф. Кюб-лера, цена двигателя переменного тока мощностью 1 л. с. упала с 450 марок в 1900 г. до 160 марок в 1908 г. Снижение цен прямо зависело от усовершенствования электродвигателей: за это же время затрата материалов на изготовление асинхронных двигателей сократилась более чем в два раза. Заметно уменьшился и вес машин постоянного тока: со второй половины 80-х годов XIX в. до 1912 г. вес электродвигателей снизился в 3,5 раза [3, с. 85-87].

Вспомогательные механизмы с приводом от электродвигателя состоят из топливного насоса с приводом от двигателя постоянного тока, небольшого вентилятора маслоохладителя с приводом от двигателя переменного тока напряжением 440 в и масляного насоса с приводом от двигателя постоянного тока. Масляный насос служит для обеспечения подшипников электрического генератора маслом во время пуска и при работе установки.

/ — турбина; 2 — пропиленовый компрессор; 3 — пост управления; 4 — пусковая паровая турбина; 5 — обводной газопровод; 6 — регулятор; 7 — выпускной патрубок турбины; 8 — входной патрубок компрессора; 9 — фильтр; 10 — масляная цистерна; 11—котел-утилизатор; 12—дымовая труба; 13 — воздухозаборник; 14 — задвижка; IS — задвижка обводного газопровода; 16 — задвижка на выходе газа из котла-утилизатора; 17 — масляный насос с приводом от двигателя постоянного тока; 18 — масляный насос с приводом от двигателя переменного тока; 19 — фильтр масляный; 20 — масляный насос с приводом от паровой турбины; 21 — маслоохладитель; 22 — вспомогательные механизмы и приборы; 23, 24 и 25 — компенсаторы.

запуска и остановки машины. Он имеет те же параметры, что и главный насос, и приводится от двигателя переменного тока мощностью 32 л. с. Насос включается в работу от кнопки и автоматически при понижении давления масла в напорной линии. Включение производится с помощью включателя, представляющего собой баллончик, наполненный наполовину ртутью. При понижении давления масла в напорной линии падает давление в сильфоне, пружина устанавливает баллончик в горизонтальное положение и электрическая цепь замыкается.

дом от вала турбины. Вспомогательный центробежный масляный насос мощностью 15 л. с. с приводом от двигателя переменного тока используется во время пуска и остановки установки, а также при выходе из строя главного масляного насоса. Кроме этого, имеется аварийный масляный насос мощностью 3 л. с. с приводом от двигателя постоянного тока.

Минимальный вращающий момент в процессе пуска двигателя переменного тока - наименьший вращающий момент, развиваемый двигателем в диапазоне от нуля до частоты вращения, соответствующей максимальному вращающему моменту, при номинальных значениях напряжения и частоты питания.