Avtoargon.ru

АвтоАргон
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

Механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Режим электрического торможения

Возможны два режима электрического торможения: динамическое торможение и торможение противовключением. Рекуперативное торможение осуществить не возможно, так как э.д.с. вращения Е не может быть больше напряжения якорного источника U.

Динамическое торможение осуществляется двумя способами: с самовозбуждением и с независимым возбуждением. Схема включения двигателя и механические характеристики для первого случая приведены на рис. 6.

Рисунок 6-. а) схема включения двигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением;

б) характеристики двигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением.

Двигатель отключен от напряжения источника, а обмотка возбуждения переключена таким образом, чтобы направление тока IВ в ней было таким же как а в двигательном режиме (см. рис. 6). Это сохранение направления тока исключает уничтожение малого остаточного потока, связанного с намагничиванием статора двигателя. Этот поток и является причиной самовозбуждения: в обмотке якоря, вращающегося под действием инерционных сил в прежнем направлении, наводится э.д.с. Е, направление которой такое же, как и в двигательном режиме. Под действием Е в контуре динамического торможения появляется ток, что приводит к увеличению потока Ф, э.д.с. Е и тока IЯ. Поскольку ток IЯ по отношению к двигательному режиму имеет противоположное направление, момент двигателя становится тормозным. Двигатель из точки А в первом квадранте переходит в точку В или С на характеристике динамического торможения во втором квадранте. Вначале процесс самовозбуждения проходит очень интенсивно и это приводит к броску тормозного момента, способного вызвать удары в механической части привода. Поэтому чаще применяют динамическое торможение с независимым возбуждением. Схема включения двигателя и механические характеристики приведены на рис. 7.

Зажимы якоря двигателя закорачиваются на сопротивление динамического торможения RДТ, а обмотка возбуждения подключается к напряжению источника через сопротивление RВ. Ток в ней направлен как и в двигательном режиме и устанавливается равным номинальному. Характеристики аналогичны характеристикам ДПТ с независимым возбуждением: они линейны, расположены во втором квадранте и проходят через начало координат.

Торможение противоключением, как и для ДПТ с независимым возбуждением, осуществляется в том случае, когда обмотки двигателя включены для одного направления вращения, а якорь двигателя под воздействием сил инерции или активного момента сопротивления вращается в противоположную сторону – против включения.

Рисунок 7. а) схема включения двигателя в режиме динамического

торможения с независимым возбуждением;

б) характеристики двигателя в режиме динамического

торможения с независимым возбуждением.

Реверсивная схема включения ДПТ с последовательным возбуждением приведена на рис. 8.

Назначение элементов такое же, как и на схеме рис. 5. При реверсе двигателя со стороны якоря направление тока в обмотке возбуждения LM сохраняется. Поэтому все процессы при торможении аналогичны происходящим в схеме рис. 5. Характеристики двигателя приведены на рис. 8

Рисунок 8- Реверсивная схема включения ДПТ с последовательным возбуждением.

Рисунок 9- а) характеристики ДПТ с последовательным возбуждением в режиме торможения противоквлючением.

б) аналогичные характеристики при активном Мс.

Двигатели последовательного возбуждения

Дата публикации: 13 марта 2013 .
Категория: Статьи.

Естественные скоростная и механическая характеристики, область применения

В двигателях последовательного возбуждения ток якоря одновременно является также током возбуждения: iв = Iа = I. Поэтому поток Фδ изменяется в широких пределах и можно написать, что

Фδ = kФ × I .(1)

Коэффициент пропорциональности kФ в значительном диапазоне нагрузок, при I (0,8 – 0,9) Iн вследствие насыщения магнитной цепи kФ начинает несколько уменьшаться.

При использовании соотношения (1) для двигателя последовательного возбуждения вместо выражений (7), (9) и (8), представленных в статье «Общие сведения о двигателях постоянного тока», получим

(3)
(4)
Рисунок 1. Естественная скоростная характеристика двигателя последовательного возбуждения

Скоростная характеристика двигателя [смотрите выражение (2)], представленная на рисунке 1, является мягкой и имеет гиперболический характер. При kФ = const вид кривой n = f(I) показан штриховой линией. При малых I скорость двигателя становится недопустимо большой. Поэтому работа двигателей последовательного возбуждения, за исключением самых маленьких, на холостом ходу не допускается, а использование ременной передачи неприемлемо. Обычно минимально допустимая нагрузка P2 = (0,2 – 0,25) Pн.

Естественная характеристика двигателя последовательного возбуждения n = f(M) в соответствии с соотношением (3) показана на рисунке 3 (кривая 1).

Поскольку у двигателей параллельного возбуждения MI, а у двигателей последовательного возбуждения приблизительно MI ² и при пуске допускается I = (1,5 – 2,0) Iн, то двигатели последовательного возбуждения развивают значительно больший пусковой момент по сравнению с двигателями параллельного возбуждения. Кроме того, у двигателей параллельного возбуждения n ≈ const, а у двигателей последовательного возбуждения, согласно выражениям (2) и (3), приблизительно (при Rа = 0)

Читать еще:  Что является двигателем экономического развития является

Поэтому у двигателей параллельного возбуждения

а у двигателей последовательного возбуждения

Таким образом, у двигателей последовательного возбуждения при изменении момента нагрузки Mст = M в широких пределах мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения.

Поэтому для двигателей последовательного возбуждения менее опасны перегрузки по моменту. В связи с этим двигатели последовательного возбуждения имеют существенные преимущества в случае тяжелых условий пуска и изменения момента нагрузки в широких пределах. Они широко применяются для электрической тяги (трамваи, метро, троллейбусы, электровозы и тепловозы на железных дорогах) и в подъемно-транспортных установках.

Рисунок 2. Схемы регулирования скорости вращения двигателя последовательного возбуждения посредством шунтирования обмотки возбуждения (а), шунтирования якоря (б) и включения сопротивления в цепь якоря (в)

Отметим, что при повышении скорости вращения двигатель последовательного возбуждения в режим генератора не переходит. На рисунке 1 это очевидно из того, что характеристика n = f(I) не пересекает оси ординат. Физически это объясняется тем, что при переходе в режим генератора, при заданном направлении вращения и заданной полярности напряжения, направление тока должно измениться на обратное, а направление электродвижущей силы (э. д. с.) Eа и полярность полюсов должны сохраняться неизменными, однако последнее при изменении направления тока в обмотке возбуждения невозможно. Поэтому для перевода двигателя последовательного возбуждения в режим генератора необходимо переключить концы обмотки возбуждения.

Регулирование скорости посредством ослабления поля

Регулирование n посредством ослабления поля производится либо путем шунтирования обмотки возбуждения некоторым сопротивлением Rш.в (рисунок 2, а), либо уменьшением числа включенных в работу витков обмотки возбуждения. В последнем случае должны быть предусмотрены соответствующие выводы из обмотки возбуждения.

Так как сопротивление обмотки возбуждения Rв и падение напряжения на нем малы, то Rш.в также должно быть мало. Потери в сопротивлении Rш.в поэтому малы, а суммарные потери на возбуждение при шунтировании даже уменьшаются. Вследствие этого коэффициент полезного действия (к. п. д.) двигателя остается высоким, и такой способ регулирования широко применяется на практике.

При шунтировании обмотки возбуждения ток возбуждения со значения I уменьшается до

и скорость n соответственно увеличивается. Выражения для скоростной и механических характеристик при этом получим, если в равенствах (2) и (3) заменим kФ на kФkо.в, где

представляет собой коэффициент ослабления возбуждения. При регулировании скорости изменение числа витков обмотки возбуждения

На рисунке 3 показаны (кривые 1, 2, 3) характеристики n = f(M) для этого случая регулирования скорости при нескольких значениях kо.в (значению kо.в = 1 соответствует естественная характеристика 1, kо.в = 0,6 – кривая 2, kо.в = 0,3 – кривая 3). Характеристики даны в относительных единицах и соответствуют случаю, когда kФ = const и Rа* = 0,1.

Рисунок 3. Механические характеристики двигателя последовательного возбуждения при разных способах регулирования скорости вращения

Регулирование скорости путем шунтирования якоря

При шунтировании якоря (рисунок 2, б) ток и поток возбуждения возрастают, а скорость уменьшается. Так как падение напряжения Rв × I мало и поэтому можно принять Rв ≈ 0, то сопротивление Rш.а практически находится под полным напряжением сети, его значение должно быть значительным, потери в нем будут велики и к. п. д. сильно уменьшится.

Кроме того, шунтирование якоря эффективно тогда, когда магнитная цепь не насыщена. В связи с этим шунтирование якоря на практике используется редко.

На рисунке 3 кривая 4 представляет собой характеристику n = f(M) при

Регулирование скорости включением сопротивления в цепь якоря

Регулирование скорости включением сопротивления в цепь якоря (рисунок 2, в). Этот способ позволяет регулировать n вниз от номинального значения. Так как одновременно при этом значительно уменьшается к. п. д., то такой способ регулирования находит ограниченное применение.

Выражения для скоростной и механической характеристик в этом случае получим, если в равенствах (2) и (3) заменим Rа на Rа + Rра. Характеристика n = f(M) для такого способа регулирования скорости при Rра* = 0,5 изображена на рисунке 3 в виде кривой 5.

Рисунок 4. Параллельное и последовательное включение двигателей последовательного возбуждения для изменения скорости вращения

Регулирование скорости изменением напряжения

Этим способом можно регулировать n вниз от номинального значения с сохранение высокого к. п. д. Рассматриваемый способ регулирования широко применяется в транспортных установках, где на каждой ведущей оси устанавливается отдельный двигатель и регулирование осуществляется путем переключения двигателей с параллельного включения в сеть на последовательное (рисунок 4). На рисунке 3 кривая 6 представляет собой характеристику n = f(M) для этого случая при U = 0,5Uн.

Читать еще:  Блок управления двигателем ваз 2110 неисправности

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

24 Тормозные режимы двигателей последовательного возбуждения

3.6 Тормозные режимы двигателей последовательного возбуждения

Возможности двигателей последовательного возбуждения в тормозных режимах ограничены по сравнению с двигателями независимого возбуждения

Двигатели последовательного возбуждения могут иметь два тормозных режима – режим противовключения и режим динамического торможения.

Рекуперативный режим практически не может быть осуществлен, т.к. при уменьшении нагрузки двигателя, работающего в двигательном режиме, происходит снижение магнитного потока и повышение скорости вращения до 5-6 кратного значения, что является недопустимым для двигателя, т.к. он может уйти «в разнос». Кроме того, ЭДС якоря двигателя в этом режиме не может превысить напряжение сети (Е

При динамическом торможении двигателя последовательного возбуждения по схеме с независимым возбуждением обмотка возбуждения двигателя подключается к сети (рис. 3.10) через добавочное сопротивление Rвд. Обмотка якоря двигателя замыкается на внешнее сопротивление RDT. Для того, чтобы двигатель получил номинальный поток Фн и достаточный тормозной момент, ток возбуждения должен быть равен номинальному току якоря двигателя. Следовательно, мощность возбуждения практически должна быть равной номинальной мощности двигателя, что экономически невыгодно.

Так как двигатель работает генератором с независимым возбуждением, то его характеристики не отличаются от характеристик двигателя независимого возбуждения при динамическом торможении. Эти характеристики линейны и пересекаются в начале координат. Достоинством такого торможения является возможность плавного торможения.

Так как двигатель работает генератором с независимым возбуждением, то его характеристики не отличаются от характеристик двигателя независимого возбуждения при динамическом торможении. Эти характеристики линейны и пересекаются в начале координат. Достоинством такого торможения является возможность плавного торможения.

Недостатком этого вида торможения является также то, что при исчезновении напряжения в сети может исчезнуть магнитный поток и тормозной момент станет равным нулю.

Следовательно, получение требуемых механических характеристик может быть осуществлено при значительно худших энергетических показателях.

При втором способе обмотки якоря и обмотка возбуждения отключаются от сети и замыкаются на тормозное сопротивление (рис. 3.11, а). Двигатель превращается в генератор с самовозбуждением. Так как в тормозном режиме ток в обмотке якоря изменяет направление по сравнению с двигательным режимом, то во избежание размагничивания полюсов машины направление тока в ОВ следует оставить прежним. Для этого необходимо включить двигатель по схеме рис. 3.11, б.

Для возникновения и осуществления режима самовозбуждения необходимо выполнение следующих условий:

1) наличие остаточного магнитного потока ;

2) совпадение с потоком , создаваемым током возбуждения;

3) замкнутость цепи якоря;

4) скорость ДПТ должна отличаться от нуля.

5)

При этих условиях торможение с самовозбуждением будет происходить следующим образом. Из – за наличия при вращении якоря в нем будет наводится ЭДС, под действием которого по якорю и ОВ протекает ток. Этот ток создает основной магнитный поток , который совпадая по направлению с приведет к увеличению ЭДС. Это в свою очередь повлечет за собой увеличение тока в двигателе последовательного возбуждения (ДTП), и такой процесс самовозбуждения будет продолжаться до тех пор, пока ЭДС не станет равной суммарному падению напряжения в цепи якоря.

Из теории машин последовательного возбуждения известно, что работа с самовозбуждением возможна в том случае, если при определенной скорости ω и сопротивлении цепи якоря машин Rя. ЭДС якоря машина Е, определённая величиной магнитного потока Ф и скоростью вращения ω, больше падения напряжения в сопротивлении тормозного контура

Из теории машин известно также, что ЭДС машины зависит от тока возбуждения Iв(ф) по кривой холостого хода Е=f(Iя). В то же время при постоянном сопротивлении в цепи якоря ЭДС Е зависит от тока Iя, поэтому в графическом изображении существованию этого равенства соответствует точка пересечения кривой Е=f(Iя) и линии, характеризующей падение напряжения в цепи якоря

На рис. 3.12 представлены зависимости E=f(Iя) при различных значениях ω. Для заданной скорости ω условия возможности работы двигателя будет в том случае, если R=Rя+Rв+Rдт Rкр и ω

Что такое двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением

Режим ослабленного возбуждения тяговых двигателей. Индуктивные шунты

В главе 3 было сказано о способе регулирования частоты вращения тяговых двигателей при неизменном подводимом напряжении изменением магнитного потока возбуждения тяговых двигателей.

Читать еще:  Винтовой дровокол с двигателем от стиральной машины своими руками чертежи

В двигателях с последовательным возбуждением, у которых ток якоря проходит и по обмотке возбуждения, можно только уменьшать магнитный поток, что принято называть ослаблением возбуждения * двигателей. В этом случае при той же частоте вращения увеличивается ток якоря, а следовательно, и мощность, потребляемая из контактной сети. Ослабление возбуждения осуществляют двумя способами: отключением части витков обмотки возбуждения (рис. 40, а) и включением параллельно ей регулируемого резистора (рис. 40, б) ** .

* ( До введения в действие ГОСТ 19350-74 «Электрооборудование электрического подвижного состава. Термины и определения» употребляли термин «ослабление поля».)

** ( Термин «ослабление возбуждения (поля)» не отражает существа процесса. При отключении части витков или шунтировании обмотки возбуждения ток в якоре двигателя возрастет, иначе нарушится равенство (1) (см. с. 32), так как частота вращения n будет расти медленно из-за большой инерции поезда. Ток увеличится до такого значения, при котором магнитный поток Ф станет равным почти прежнему значению вследствие малости r. Поэтому фактически осуществляется не ослабление возбуждения, а увеличение тока якоря.)


Рис. 40. Схемы, поясняющие способы ослабления магнитного потока полюсов

Первый способ ввиду того, что усложняется конструкция тяговых двигателей, не нашел применения на электровозах. Для осуществления его необходимо вывести дополнительные провода от обмотки возбуждения и обязательно отключить от нее выключаемые витки, а не замкнуть их накоротко. Если этого не сделать, в замкнутых ветках при изменении тока будет наводиться э. д. с., препятствующая изменениям основного тока возбуждения. Поэтому включая контактор 2, отключают контактор 1.

В тяговых двигателях электровозов применяют включение резистора параллельно обмотке возбуждения. При этом сравнительно просто получить несколько ступеней ослабленного возбуждения, изменяя сопротивление шунтирующего резистора, для чего его разбивают на несколько секций. Включение и выключение секций таких резисторов, как и пусковых, осуществляют с помощью индивидуальных контакторов. При включении контактора 1 (см. рис. 40, б) параллельно обмотке возбуждения в цепь вводится полностью весь резистор. Замкнув контактор 2, а затем при необходимости контактор 3, ступенями уменьшают сопротивление резистора.

На отечественных электровозах применяют от двух до четырех ступеней ослабленного возбуждения. Ослабление возбуждения машинист может использовать при последовательном, последовательно-параллельном и параллельном соединениях двигателей. Таким образом, если применяется четыре ступени ослабления возбуждения, то электровоз имеет 15 ходовых позиций.

Для каждой ходовой позиции строится своя тяговая характеристика. На рис. 41 показаны в качестве примера тяговые характеристики электровоза ВЛ10, соответствующие 15 экономическим скоростям при напряжении в контактной сети 3000 В.


Рис. 41. Тяговые характеристики электровоза ВЛ10

Развиваемые силы тяги электровоза для соединений С и СП ограничиваются сцеплением колес с рельсами, для соединений П — током (600 А), при котором нарушается нормальная коммутация двигателей. Проектируя и изготовляя локомотив, оговаривают так называемую конструкционную скорость, которую может развить электровоз без угрозы нарушения его нормальной работы. Для электровоза ВЛ10 конструкционная скорость установлена 100 км/ч. Поэтому на тяговых характеристиках электровоза нанесено ограничение по скорости 100 км/ч при соединении П.

Как видно из рис. 40, б, последовательно с резистором включен так называемый индуктивный шунт ИШ. Необходимость его применения вызывается следующим. Кратковременно контактная сеть может отключаться от тяговой подстанции или токоприемник отрываться от контактного провода, после чего тяговые двигатели вновь включаются на полное напряжение. Ток в якорях двигателей при этом резко нарастает, но так как обмотки возбуждения двигателей обладают большим индуктивным сопротивлением, то большая часть тока идет через резистор, а меньшая — через обмотки возбуждения. Поэтому э. д. с. в обмотке якоря будет возрастать замедленно и большой ток, проходя по катушкам дополнительных полюсов, насытит их магнитную систему. Вследствие этого реактивная э. д. с. в коммутируемых секциях якоря окажется некомпенсированной. Кроме того, действием реакции якоря будет в сильной степени искажено магнитное поле возбуждения. В результате этого возникнет искрение под щетками, которое может перейти в круговой огонь.

Чтобы обеспечить заданное распределение тока между обмотками возбуждения и резисторами, применяют индуктивные шунты, обладающие соответствующим индуктивным сопротивлением, соизмеримым с индуктивным сопротивлением обмотки возбуждения.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector