Устойчивость работы двигателей

Под устойчивостью работы двигателя понимают его способность вернуться к исходному, установившемуся режиму работы при малых возмущениях, когда действие этих возмущений прекратится. Двигатель неустойчив в работе, если подобные малые возмущения приводят к большим изменениям режима работы.

Неустойчивая работа может быть также и у генераторов. В разделе 8.6 рассмотрена неустойчивость параллельной работы генераторов смешанного возбуждения при отсутствии уравнительного провода. Примером неустойчивой работы является режим самовозбуждения генераторов.

Устойчивость работы двигателя определяется его механической характеристикой , зависимостью момента сопротивления на валу , свойствами рабочей машины, приводимой в движение двигателем. У металлорежущих станков при постоянной подаче резца момент сопротивления  и не зависит от частоты вращения. У вентиляторов и насосов момент пропорционален второй степени частоты вращения.

Пусть вращающий момент двигателя М и момент сопротивления , создаваемый исполнительным механизмом на валу двигателя, заданы кривыми 1 и 2 (рис. 9.6) и пересекаются в точке А. Если частота вращения п уменьшится от значения  до значения , то на валу двигателя возникнет положительный динамический момент, под действием которого частота двигателя начнет расти, пока не достигнет своего прежнего значения п ₁.

В обратном случае, если частота вращения возрастает до значения п ₃, то при >  возникает отрицательный динамический момент, и частота вращения начинает уменьшаться пока не достигнет значения п ₁.

 Следовательно, в заданных условиях работы электроагрегата точка А является точкой его устойчивой работы. В общем случае устойчивая работа электроагрегата обеспечивается при условии

< .                                           (9.17)

Теперь предположим, что зависимость  имеет вид кривой 3 (см. рис.9.6). В этом случае уменьшение частоты вращения повлечет за собой появление на валу отрицательного динамического момента , под действием которого частота вращения двигателя еще более уменьшится, что вызовет дальнейший рост отрицательного момента . Увеличение частоты вращения повлечет появление положительного динамического момента на валу и еще большее увеличение частоты вращения. Следовательно, в этих условиях двигатель работает неустойчиво. Условие неустойчивой работы агрегата:

> .                                           (9.18)

Двигатели постоянного тока, как и переменного, обладают при соблюдении условий устойчивости способностью автоматически, без внешнего регулирующего воздействия, приспосабливаться к изменившимся условиям работы, обладают свойством саморегулирования.

Рассмотрим двигатель параллельного возбуждения.

Допустим, что такой двигатель работает при ,  и, следовательно,  и нагрузочный момент , развиваемый рабочей машиной, увеличивается. Тогда < , возникает, согласно (9.7), отрицательный динамический момент и п начинает уменьшаться. Но при этом будет уменьшаться Е; ток I_Я и момент М по (9.11) и (4.14) начнут увеличиваться, причем это будет происходить до тех пор, пока снова не наступит равновесие электромагнитного и статического моментов. Аналогично изменяется режим, если М_С уменьшится, причем в этих случаях п и Е начнут увеличиваться, а I_Я и М уменьшаться до тех пор, пока снова не будет  и .

Допустим, что с по-мощью реостата  (рис. 8.1 ,б) уменьшен ток . При этом Ф_d будет уменьшаться, однако вследствие механической инерции якоря частота вращения п в первый момент не изменится, ЭДС Е, согласно (4.5), уменьшится, а вследствие этого  и М возрастут.

При этом электромагнитный момент (вращающий) станет больше нагрузочного (статического). В соответствии с равенством (9.7) и под действием положительного динамического момента частота вращения п начнет увеличиваться Это вызовет увеличение Е и уменьшение  и М до тех пор, пока снова не наступит равновесие моментов  и уменьшение динамического момента до нуля (рис. 9.7).

 При увеличении  явления развиваются в обратном направлении. Следует отметить, что резких изменений  при регулировании допускать нельзя, так как U и Е по (9.10) являются близкими по значению и небольшое изменение Ф _d и Е ведет к большим изменениям  и М.

Аналогично происходит переход к новому режиму при изменении других внешних условий (например, введение сопротивления в цепь якоря), а также в двигателях с иными способами возбуждения. Из изложенного следует, что поведение двигателя при установившемся режиме работы и переходах к новому режиму всецело определяется уравнениями равновесия моментов (9.7) и напряжения цепи якоря (9.10).