Лекция № 2

Классификация измерений

 

N n/n Характерные признаки
По способу получения информации
1.1     1.2     1.3   1.4
Косвенные измерения
При которых искомое значение величины определяют на основании результатов прямых измерений других физических величин, связанных с искомой известной функциональной зависимостью (примеры: измерение плотности тела, мощности электрооборудования и др.)
Прямые измерения
При которых искомое значение физической величины определяют непосредственно путем сравнения с мерой этой величины (примеры: рулетка, термометр и др.)

 


Совместные измерения
Совокупные измерения
При которых проводятся одновременно измерения нескольких однородных величин с определением искомой величины путем решения системы уравнений
При которых проводятся измерения неоднородных физических величин с целью нахождения между ними зависимости

По характеру изменения получаемой информации в процессе измерения
2.1     2.2    
Динамические измерения
В процессе которых измеряемая величина изменяется. К ним относятся измерения параметров периодических и апериодических сигналов и т.п. Особенностью динамических измерений является то, что результат измерений изменяющейся во времени величины представляется совокупностью ее значений с указанием моментов времени, которым эти значения соответствуют. В иных случаях результат динамического измерения может быть представлен некоторым усредненным числовым значением
Которые проводятся при практическом постоянстве измеряемой величины
Статические измерения

     

 

N n/n Характерные признаки
По количеству измеряемой информации
3.1   3.2  
Многократные измерения
При которых число измерений превышает число измеряемых величин в n/m раз, где m – число измеряемых величин, n – число измерений каждой величины. Обычно для многократных измерений n ≥ 3
Однократные измерения
При которых число измерений равняется числу измеряемых величин (если измеряется одна величина, то измерение проводится один раз). Следует отметить, что такой подход не всегда оправдан

 

 

По отношению к основным единицам
4.1     4.2
Относительные измерения
Абсолютные измерения
При которых проводится измерение отношения величины к однородной величине, играющей роль единицы, или измерение величины по отношению к однородной величине, принимаемой за исходную (например, добыча нефти в баррелях и т.п.)
При которых результат измерений основывается на применениях одной или нескольких основных величин и (или) исследовании физических констант (например, измерение энергии является абсолютным измерением, т.к. m – относится к основным величинам, а c – является физической константой, или и т.п.)

     

 

«Электромеханические свойства электродвигателей постоянного

и переменного тока»

1.Механические характеристики электродвигателей и механизмов

 

Механическая характеристика электродвигателя-зависимость угловой скорости ЭД от момента на его валу: ω (М). У большинства ЭД (кроме синхронных) с увеличением нагрузки на валу угловая скорость уменьшается. Характер изменения угловой скорости дви­гателя с изменением момента сопротивления определяет жесткость механической характеристики. По степени жесткости различают механические характеристики трех видов (рис. 3): абсолютно жест­кие, жесткие и мягкие.

Абсолютно жесткие характеристики присущи синхронным дви­гателям (прямая 1). При изменяющемся моменте в пределах пере­грузочной способности угловая скорость этих ЭД не изменяется.

Жесткими характеристиками обладают ЭД постоянного тока параллельного возбуждения (наклонная прямая 2) и асинхронные электродвигатели в пределах рабочей части их характеристик (верхняя часть кривой 3). У этих ЭД при значительном изменении момента скорость изменяется в меньшей степени.

Мягкие характеристики свойственны ЭД постоянного тока по­следовательного (кривая 4), смешанного возбуждения (кривая 5) и

 


ЭД в системе ГД с противокомпаундной обмоткой. Механические характеристики этих ЭД таковы, что при небольшом изменении момента происходит значительное изменение их угловой скорости.

Степень жесткости механической характеристики является од­ним из основных электромеханических свойств ЭД.

Наряду с механическими характеристиками электромеханичес­кие свойства ЭД отражают также электромеханические характерис­тики, являющиеся одним из видов рабочих характеристик и пред­ставляющие собой зависимость угловой скорости ЭД от тока, протекающего по цепи его якоря или ротора: ω(I) Механические и электромеханические характеристики ЭД разделяют на естествен­ные и искусственные.

Естественной характеристикой называется характеристика, со­ответствующая работе ЭД при номинальных параметрах питающей сети, нормальной схеме подключения к ней и при отсутствии добавочных сопротивлений в цепях электродвигателя. Каждому ЭД присуща только одна естественная характеристика.

Искусственные характеристики получаются при питании ЭД от сети с напряжением или частотой, отличающимися от номинальных, или при включении в одну из цепей ЭД добавочного резистора, или если ЭД подключен к источнику тока, по необычной схеме. Для каждого ЭД можно создать неограниченное количество искусствен­ных характеристик. Работа на них происходит при пуске, регулиро­вании частоты вращения и торможении ЭД.

 

 

При рассмотрении работы ЭД, приводящего в движение ме­ханизм, необходимо также принимать во внимание механическую характеристику механизма, ибо от степени их соответствия зависят условия эксплуатации двигателя.

Механической характеристикой механизма называется зависи­мость создаваемого им приведенного статического момента от угловой скорости ЭД: М(ω) По характеру этой зависимости большинство судовых механизмов можно разделить на две основ­ные группы (рис. 4):

1. Механизмы с не зависящим от угловой скорости статическим моментом (прямая 1). К этой группе механизмов от­носятся грузоподьемные лебедки, краны, лифты, поршневые насосы и компрессоры(рис 4).

2. Механизмы, у которых статический момент зависит от квадрата уг левой скорости; Механическая харак­теристика этих механизмов изображается в виде параболической кривой 2, не проходящей через начало координат. Их начальный статический момент обозначается через М0 и обусловлен трением в подшипниках и другими потерями. К механизмам, обладающим такой характеристикой, называемой вентиляторной, относятся вентиляторы, центробежные насосы и гребные винты.

Сравнивая механические характеристики, нетрудно увидеть, что для механизмов с характеристикой 1 необходимы ЭД, способные


Рис, 5, Совмешенные механические характеристики механизмов и электродвигателя

развивать большой пусковой момент, а для механизмов с ха­рактеристикой 2 приводные ЭД могут развивать меньший момент.

Располагая механическими характеристиками ЭД и механизма, легко найти значение угловой скорости ЭД при установившемся режиме работы привода. Поскольку в этом режиме система при­вода находится в состоянии равновесия, т.е. М = Мс, очевидно, что установившаяся скорость будет определяться точкой пересечения механических характеристик. Например, для характеристики I дви­гателя (рис. 5. а) и характеристик 2 и 3 механизмов установившими­ся скоростями будут ωс2 и ωс3 Если же механические харак­теристики ЭД и механизма не пересекаются, то установившийся режим работы привода в таком случае невозможен. Следует иметь в виду, что не в любой точке пересечения характеристик работа ЭП может быть устойчивой. Например, на рис. 5,б механические характеристики ЭД и механизма пересекаются в точках установившегося режима ωс и (ωсштрих). Однако точка (ωсштрих) соот­ветствует неустойчивому установившемуся режиму. Положительный динамический момент при уменьшении скорости и отрицательный при ее возрастании обеспечит возврат системы привода в точку ωс.


Таким образом, вид механических характеристик ЭД и ме­ханизма существенно влияет на характер переходных процессов, и это необходимо принимать во внимание при эксплуатации ЭП.

 

 

2. Двигательный и тормозной режимы


 

Анализ статической и динамической нагрузки ЭД показал, что в процессе работы вращающий момент, развиваемый ЭД, может быть для привода движущим или тормозным. Для ЭП также свойственны 2 направления вращения. Исходя из этого при изобра­жении механических характеристик ЭД в прямоугольной системе координат одно из направлений вращающего момента ЭД и его угловой скорости принимают условно положительным и откла­дывают положительное значение скорости вверх, а положительное значение момента - вправо от начала координат (рис. 6).

Так как мощность ЭД пропорциональна произведению момента и скорости, то, следовательно, при положительных значениях сомножителей мощность также положительна и направлена от ЭД к механизму. Этому режиму работы соответствует механическая характеристика ЭД, расположенная в первом квадранте. Мощность ЭД также будет положительна и направлена от ЭД к механизму при противоположных значениях момента и угловой скорости. Механическая характеристика ЭД, работающего при данном значении момента и скорости, расположена в третьем квадранте. Подобный режим, когда мощность передается от электродвигателя к механизму, называется двигательным. Для двигательного режима характерно, что момент сопротивления механизма в основном направлен против момента ЭД, а если направлен согласно, то имеет значительно меньшее значение по сравнению с вращающим мо­ментом ЭД. Большинство судо­вых ЭД работают только в дви­гательном режиме.

Если направление момента ЭД изменилось, например вслед­ствие изменения направления то­ка в его обмотках, а направление скорости осталось прежним, то мощность ЭД стала отрицатель­ной, направленной от механизма к ЭД. Электродвигатель развива­ет момент, который направлен против вращения привода, и по­этому такой режим называетсятормозным. Тормозной режим возможен или при замедлении, когда движение в том же направ-


лении поддерживается посредством накопленной кинетической энергии, или вследствие каких-либо внешних сил, приложенных к приводу (например, подвешенный груз). Когда движение поддержи­вается благодаря накопленной кинетической энергии и направление вращения не изменяется, то благодаря тому, что изменил свое направление момент, работе ЭД будет соответствовать механи­ческая характеристика, расположенная в другом квадранте. На­пример, если двигательный режим соответствовал механической характеристике двигателя, расположенной в первом квадранте, то тормозной режим соответствует механической характеристике дви­гателя, расположенной во втором квадранте .

Аналогично двигательному режиму, обеспечиваемому механи­ческой характеристикой, расположенной в третьем квадранте, со­ответствует тормозной режим ЭД, механическая характеристика которого расположена в четвертом квадранте. Тормозной режим возникает и в том случае, когда при неизменном направле­нии момента ЭД под действием внешних сил меняется направление вращения (мощность ЭД также становится отрицательной и на­правлена от механизма к электродвигателю). Механические ха­рактеристики ЭД будут также расположены во втором и четвертом квадрантах. Подробно процессы электрического торможения будут рассмотрены ниже.