Электрическая схема замещения СД. Уравнение электрического состояния. Угловая характеристика СД
Электрическая схема замещения СД моделирует электромагнитные процессы, происходящие в одной фазе статорной обмотки. В простейшем виде она имеет вид на рис. 4.3.
Рисунок 4.3 – Электрическая схема замещения СД. U – действующее значение напряжения, приложенного к фазе статорной обмотки; I – действующее значение тока, протекающего по фазе обмотки статора; ХЯ – индуктивное сопротивление фазы обмотки статора; ЕВ – ЭДС, которое наводится в фазе статорной обмотки магнитным потоком, создаваемый обмоткой возбуждения (ЭДС взаимоиндукции, 
); ЕЯ – ЭДС самоиндукции, наведенное в фазе статорной обмотки при изменении тока по синусоидальному закону, 
.
Если в соответствии со вторым законом Кирхгофа с учетом направления величин запишем уравнение
,
учитывая, что
,
получим
Это уравнение носит название уравнение электрического состояния СД.
Построим векторную диаграмму, соответствующую этому уравнению.
 |
Рисунок 4.4 – Векторная диаграмма
Электрическая мощность (активная), потребляемая двигателем из сети, может быть записана следующим образом
Механическая мощность
Если пренебречь потерями в двигателе, то
а это значит, что
(4.1)
Для получения зависимости М=f(Θ) воспользуемся геометрическим приемом, а именно, из конца вектора ЕВ на векторной диаграмме (рис. 4.4) восстановим перпендикуляр на вектор напряжения U. Величина этого отрезка «ab» равна
Подставим в выражение (4.1) последнее равенство
Полученное уравнение выражает зависимость электромагнитного момента и называется уравнением угловой характеристики СД, где критический момент
Следовательно
Графическая зависимость, соответствующая уравнению угловой характеристики СД, представлена на рис. 4.5.
 |
Рисунок 4.5 – График угловой характеристики СД
Проанализировав угловую характеристику в двигательном режиме, нетрудно убедиться, что в области угла рассогласования 
увеличивается нагрузка на валу двигателя, т. е. увеличение угла рассогласования влечет возрастание электромагнитного момента, а это значит, что эта часть угловой характеристики описывает область устойчивой работы СД (рабочая часть). Также направление электромагнитного момента при изменении угла рассогласования изменяется с удвоенной частотой, т. е. f=100 Гц. Следовательно, СД обладает знакопеременным моментом, в этом проявляется негативное свойство СД, которое носит название склонность к качаниям (или колебание ротора).
Поэтому СД конструируют так, что номинальному режиму по паспорту двигателя соответствует угол рассогласования Θ=20÷30º. Тогда перегрузочная способность двигателя
