Avtoargon.ru

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

Способы запуска электродвигателя постоянного тока

Способы запуска электродвигателя постоянного тока

Хорошие тяговые характеристики электрических машин постоянного тока сделали их неотъемлемым элементом большинства устройств промышленной и бытовой механизации. Но вместе с тем возникает и существенная проблема значительных пусковых токов, в сравнении с асинхронными электродвигателями, работающих на переменном напряжении. Именно поэтому многие специалисты детально изучают способы запуска электродвигателя постоянного тока, прежде чем включить агрегат.

Прямой пуск

Из всех электродвигателей постоянного тока основная градация при выборе способа их запуска должна учитывать мощность устройства.

В целом выделяют три вида пуска:

  • малой мощности;
  • средней;
  • большой мощности.

Для прямого запуска подойдут только маломощные электродвигатели, которые потребляют до 1кВт электроэнергии в сети. При прямых запусках электродвигателя все напряжение сразу подается на рабочую обмотку. Это обуславливает возникновение максимального пускового тока из-за отсутствия естественной компенсации за счет ЭДС противодействия.

С физической точки зрения ситуация в обмотках ротора будет выглядеть следующим образом: в момент подачи напряжения сила тока в обмотках равна нулю, поэтому его значение будет определяться по формуле:

U – приложенная к выводам номинальное напряжение, Rобм – сопротивление катушки.

В этот момент величина токовой нагрузки электродвигателя постоянного тока является максимальной, он может отличаться от номинального значения в 1,5 – 2,5 раза. После этого протекание тока обуславливает генерацию ЭДС противодействия, которая компенсирует пусковую нагрузку до установки номинальной мощности, тогда ток станет:

В мощных устройствах сопротивление обмоток якоря может равняться 1 или 0,5 Ом, из-за чего ток при запуске электродвигателя может достигнуть 200 – 500 А, что в 10 – 50 раз будет превышать допустимые величины. Это, в свою очередь, может привести к термическому отпуску металла, деформации проводников, разрушению колец или щеток скользящего контакта. Поэтому двигатели постоянного тока средней и большой мощности должны вводиться в работу реостатным запуском или путем подачи заведомо пониженного напряжения, прямой пуск для них крайне опасен.

Пуск с помощью пускового реостата

В этом случае в цепь вводится переменное сопротивление, которое на начальном этапе обеспечивает снижение токовой нагрузки, пока вращение ротора не достигнет установленных оборотов. По мере стабилизации ампеража до стандартной величины в реостате уменьшается сопротивление от максимального значения до минимального.

Расчет электрической величины в этом случае будет производиться по формуле:

В лабораторных условиях уменьшение нагрузки может производиться вручную – посредством перемещения ползунка реостата. Однако в промышленности такой метод не получил широкого распространения, так как процесс не согласовывается с токовыми величинами. Поэтому применяется регулировка по току, по ЭДС или по времени, в первом случае задействуется измерение величины в обмотках возбуждения, во втором, на каждую ступень применяется выдержка времени.

Оба метода используются для запуска электродвигателей:

  • с последовательным;
  • с параллельным возбуждением;
  • с независимым возбуждением.

Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

Такой запуск электродвигателя осуществляется посредством включения и обмотки возбуждения, и якорной к напряжению питания электросети, друг относительно друга они располагаются параллельно. То есть каждая из обмоток электродвигателя постоянного тока находятся под одинаковой разностью потенциалов. Этот метод запуска обеспечивает жесткий режим работы, используемый в станочном оборудовании. Токовая нагрузка во вспомогательной обмотке при запуске имеет сравнительно меньший ток, чем обмотки статора или ротора.

Для контроля пусковых характеристик сопротивления вводятся в обе цепи:

Рис 1. Запуск ДПТ с параллельным возбуждением

На начальном этапе вращения вала позиции реостата обеспечивают снижение нагрузки на электродвигатель, а затем их обратно выводят в положение нулевого сопротивления. При затяжных запусках выполняется автоматизация и комбинация нескольких ступеней пусковых реостатов или отдельных резисторов, пример такой схемы включения приведен на рисунке ниже:

Рис. 2. Ступенчатый пуск двигателя параллельного возбуждения

  • При подаче напряжения питания на электродвигатель ток, протекающий через рабочие обмотки и обмотку возбуждения, за счет магазина сопротивлений Rпуск1, Rпуск2, Rпуск3 нагрузка ограничивается до минимальной величины.
  • После достижения порогового значения минимума токовой величины происходит последовательное срабатывание реле K1, K2, K3.
  • В результате замыкания контактов реле K1.1 шунтируется первый резистор, рабочая характеристика в цепи питания электродвигателя скачкообразно повышается.
  • Но после снижения ниже установленного предела замыкаются контакты K2.2 и процесс повторяется снова, пока электрическая машина не достигнет номинальной частоты вращения.

Торможение электродвигателя постоянного тока может производиться в обратной последовательности за счет тех же резисторов.

Запуск ДПТ с последовательным возбуждением

На рисунке выше приведена принципиальная схема подключения электродвигателя с последовательным возбуждением. Ее отличительная особенность заключается в последовательном соединении катушки возбуждения Lвозбуждения и непосредственно мотора, переменное сопротивление Rякоря также вводится последовательно.

По цепи обеих катушек протекает одинаковая токовая величина, эта схема обладает хорошими параметрами запуска, поэтому ее часто используют в электрическом транспорте. Такой электродвигатель запрещено включать без усилия на валу, а регулирование частоты осуществляется в соответствии с нагрузкой.

Пуск ДПТ с независимым возбуждением

Подключение электродвигателя в цепь с независимым возбуждением производится путем ее запитки от отдельного источника.

Рис. 4. Запуск ДПТ с независимым возбуждением

На схеме приведен пример независимого подключения, здесь катушка Lвозбуждения и сопротивление в ее цепи Rвозбуждения получают питание отдельно от обмоток двигателя током независимого устройства. Для обмоток двигателя также включается регулировочный реостат Rякоря. При этом способе запуска машина постоянного тока не должна включаться без нагрузки или с минимальным усилием на валу, так как это приведет к нарастанию оборотов и последующей поломке.

Пуск путем изменения питающего напряжения

Одним из вариантов снижения токовой нагрузки при запуске электродвигателя является уменьшение питающего номинала посредством генератора постоянного напряжения или управляемого выпрямителя.

С физической точки зрения установка реостата обеспечивает тот же эффект, но с увеличением мощности электродвигателя возрастает и постоянная токовая нагрузка, существенно повышаются потери на реостатах. Поэтому снижение постоянного напряжения выполняет отдельное устройство на базе микросхемы, пример которого приведен на рисунке ниже:

Рис. 5. Схема пуска с изменением питающего напряжения

Энергетические режимы работы двигателя постоянного тока независимого возбуждения

А — привод диска; б — схема включения ДПТ; в — энергетическая диаграмма В этом режиме ДПТ потребляет из сети электрическую энергию, характеризуемую мощностью Р1=1Л> 0. Часть электрической энергии превращается в ДПТ в механическую энергию мощностью Рмех = Мсо > 0, отдаваемую исполнительному органу (НО), а часть электрической энергии в виде потерь превращается в теплоту в активных сопротивлениях… Читать ещё >

  • основы функционирования систем сервиса. в 2 ч. часть 2
  • Выдержка
  • Похожие работы
  • Помощь в написании

Энергетические режимы работы двигателя постоянного тока независимого возбуждения ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Двигатель постоянного тока НВ может работать в следующих энергетических режимах: идеального холостого хода; короткого замыкания; двигательный; динамического торможения; генераторный режим рекуперативного торможения; противовключения. В бытовой радиоэлектронной аппаратуре и технике возможна работа ДПТ в первых четырех режимах.

Читать еще:  Ягуар автоматический запуск двигателя по температуре

Режим идеального холостого хода, соответствует точке а электромеханической и механической характеристик, (рис. 12.34). В этом режиме ДПТ имеет следующие параметры:

Энергия в цепи «якорь ДПТ — сеть» не циркулирует, потерь в якорной цепи теоретически нет. Потери электрической мощности в цепи возбуждения для этого режима равны мощности, потребляемой обмоткой возбуждения: АРв = PB=UB-IB и будут одинаковыми во всех рассматриваемых ниже режимах работы. Эти потери мощности или энергии АЗ = АР • tp (где tp — время работы) идут на создание магнитного потока ДПТ.

Режим короткого замыкания соответствует точке б электромеханической и механической характеристик ДПТ (рис. 12.34).

Режим достигается увеличением момента сопротивления на валу ДПТ до величины Мщ. В этом режиме частота вращения вала ДПТ равна нулю: со = 0. Ток в цепи якоря равен току короткого замыкания 1Ю и на валу ДПТ создается момент короткого замыкания Мкз.

Двигатель постоянного тока получает от источника электрическую энергию, мощностью Р1 =1Л, и эта энергия преобразуется в тепловую в активных сопротивлениях цепи якоря. Полезная механическая мощность на валу двигателя равна: Рмех =Мсо = 0, т. е. двигатель не совершает полезной работы.

Режим короткого замыкания является аварийным для ДПТ и двигатель не должен работать в этом режиме долго, из-за большой вероятности теплового нарушения изоляции.

Двигательный режим реализуется на участке I (между точками, а и б) электромеханической и механической характеристик ДПТ (см. рис. 12.34).

В этом режиме параметры ДПТ лежат в пределах:

Электродвижущая сила двигателя Е и напряжения сети U направлены навстречу друг другу, а ток якоря протекает от положительного полюса к отрицательному (11, https://referat.bookap.info).

На рис. 12.36, а представлен электропривод компакт-диска, включающий электродвигатель ЭД, подключенный к сети, и диск. На схеме рис. 12.36, б представлена схема включения ДПТ с НВ.

Рис. 12.36. Двигательный режим ДПТ НВ:

а — привод диска; б — схема включения ДПТ; в — энергетическая диаграмма В этом режиме ДПТ потребляет из сети электрическую энергию, характеризуемую мощностью Р1=1Л> 0. Часть электрической энергии превращается в ДПТ в механическую энергию мощностью Рмех = Мсо > 0, отдаваемую исполнительному органу (НО), а часть электрической энергии в виде потерь превращается в теплоту в активных сопротивлениях цепи якоря ДПТ. На рис. 12.36, в представлена энергетическая диаграмма двигателя в этом режиме.

Потери электрической мощности в ДПТ НВ определяются уравнением.

где о = ——относительный перепад частоты вращения якоря дви;

Иными словами, потери мощности пропорциональны относительному перепаду частоты вращения якоря двигателя. При отсутствии в цепи якоря дополнительных сопротивлений (работа на естественной характеристике) для двигателей мощностью более 100 Вт потери мощности малы. Для двигателей мощностью до 10 Вт, применяемых в бытовой радиоаппаратуре, относительный перепад частоты вращения составляет 0,7—0,95 (мощность 0,04—0,65 Вт) и потери мощности в сопротивлении якоря (оно большое) велики — 70—95%.

Режим динамического торможения, или генераторный режим работы независимо от сети, соответствует участку III электромеханической и механической характеристик ДПТ (см. рис. 12.34). В этом режиме источник питания не участвует в энергетическом процессе, так как отключен от цепи якоря ДПТ (см. рис. 12.35, а). Электромеханическая и механическая характеристики соответствуют уравнениям (12.82).

Вся механическая энергия привода в виде кинетической энергии вращающихся масс якоря ДПТ и ИО (механическая мощность Рмех = со (-М) Показать весь текст Стоимость уникальной работы

Выбор двигателя постоянного тока независимого возбуждения для привода производственного механизма

Анализ причин, вызывающих искрение на коллекторе. Понятие прямолинейной коммутации. Применение элементов теории асинхронного двигателя к решению практических задач. Выбор и расчет двигателей постоянного тока для привода производственного механизма.

РубрикаФизика и энергетика
Видкурсовая работа
Языкрусский
Дата добавления18.01.2016
Размер файла241,8 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовой проект

По дисциплине «Электромеханика»

Содержание

1. Коммутация в машинах постоянного тока

1.1 Причины, вызывающие искрение на коллекторе

1.2 Прямолинейная коммутация

1.3 Круговой огонь по коллектору

2. Применение элементов теории асинхронного двигателя к решению практических задач

2.1 Асинхронный трёхфазный двигатель с короткозамкнутым ротором

2.2 Трёхфазный шестиполюсный асинхронный двигатель с фазным ротором

3. Некоторые вопросы теории и расчета двигателей постоянного тока

3.1 Выбор двигателей постоянного тока для привода производственного механизма

3.2 Расчет сопротивления пускового реостата

3.3 Регулирование скорости двигателей постоянного тока при Uя=Uvar

3.4 Компоновка схемы управления двигателей постоянного тока и выбор ее элементов

3.5 Построение развернутой схемы простой петлевой обмотки якоря

Введение

Двигатели постоянного тока один из наиболее распространенных электрических машин. Особенно широко они используются в качестве электроприводов производственных механизмов и являются основными преобразованиями электрической энергии в механическую. В настоящее время двигатели постоянного тока потребляют значительную часть всей вырабатываемой в мире электроэнергии. Это объясняется рядом преимуществ двигателей постоянного тока, по сравнению с асинхронными машинами, хотя последние так же широко применяются на промышленных предприятиях.

Курсовой проект по дисциплине «Электромеханика» включает в себя выбор двигателя постоянного тока независимого возбуждения для привода производственного механизма.

Целью курсового проекта является систематизация и закрепления полученных теоретических знаний по конструкции ДПТ, видам коммутации в МПТ, а также по расчёту связанному с АД.

Задачи, решаемые в процессе работы: расчёт сопротивления пускового реостата, применение элементов теории АД к решению практических задач, регулирование скорости ДПТ при Uя = Uvar, построение развёрнутой схемы простой петлевой обмотки якоря, построение механических характеристик, компоновка схемы управления ДПТ и выбор её элементов (тип автотрансформатора, диодов и конденсатора), виды коммутации в МПТ, а также способы её улучшения и многие другие вопросы.

1. Коммутация в машинах постоянного тока

1.1 Причины, вызывающие искрение на коллекторе

При работе машины постоянного тока щетки и коллектор образуют скользящий контакт. Площадь контакта щетки выбирают по значению рабочего тока машины, приходящегося на одну щетку, в соответствии с допустимой плотностью тока для выбранной марки щеток. Если по какой-то причине щетка прилегает к коллектору не всей поверхностью, то возникают чрезмерные местные плотности тока, приводящие к искрению на коллекторе.

Причины, вызывающие искрение на коллекторе, разделяют на механические, потенциальные и коммутационные.

Механические причины искрения — слабое давление щеток на коллектор, биение коллектора, его эллиптичность или негладкая поверхность, загрязнение поверхности коллектора, выступание миканитовой изоляции над медными пластинами, неплотное закрепление траверсы, пальцев или щеткодержателей, а также другие причины, вызывающие нарушение электрического контакта между щеткой и коллектором.

Читать еще:  Где находиться датчик давление масла на двигателе d4cb

Потенциальные причины искрения появляются при возникновении напряжения между смежными коллекторными пластинами, превышающего допустимое значение в этом случае искрение наиболее опасно, так как оно обычно сопровождается появлением на коллекторе электрических дуг.

Коммутационные причины искрения создаются физическими процессами, происходящими в машине при переходе секций обмотки якоря из одной параллельной ветви в другую.

Иногда искрение вызывается целым комплексом причин. Выяснение причин искрения следует начинать с механических, так как их обнаруживают осмотром коллектора и щеточного устройства. Труднее обнаружить и устранить коммутационные причины искрения.

При выпуске готовой машины с завода в ней настраивают темную коммутацию, исключающую какое-либо искрение. Однако в процессе эксплуатации машины, по мере износа коллектора и щеток, возможно появление искрения. В некоторых случаях оно может быть значительным и опасным, тогда машину необходимо остановить для выяснения и устранения причин искрения. Однако небольшое искрение в машинах общего назначения обычно допустимо.

Согласно ГОСТу, искрение на коллекторе оценивается степенью искрения (классом коммутации) под сбегающим краем щетки.

Степень 1 — искрения нет (темная коммутация).

Степень 1 ј —слабое искрение под небольшой частью щетки, не вызывающее почернения коллектора и появления нагара на щетках.

Степень 1 Ѕ — слабое искрение под большей частью щетки, приводящее к появлению следов почернения на коллекторе, легко устраняемого протиранием поверхности коллектора бензином, и следов нагара на щетках.

Степень 2 — искрение под всем краем щетки. Допускается только при кратковременных толчках нагрузки и при перегрузке. Приводит к появлению следов почернения на коллекторе, не устраняемых протиранием поверхности коллектора бензином, а также следов нагара на щетках.

Степень 3 — значительное искрение под всем краем щетки с появлением крупных вылетающих искр, приводящее к значительному почернению коллектора, не устраняемое протиранием поверхности коллектора бензином, а также к подгару и разрушению щеток. Допускается только для моментов прямого (безреостатного) включения или реверсирования машин, если при этом коллектор и щетки остаются в состоянии, пригодном для дальнейшей работы.

Если допустимая степень искрения в паспорте электрической машины не указана, то при номинальной нагрузке она не должна превышать 1Ѕ .

При вращении якоря машины постоянного тока коллекторные пластины поочередно вступают в соприкосновение со щетками. При этом переход щетки с одной пластины (сбегающей) на другую (набегающую) сопровождается переключением секции обмотки из одной параллельной ветви в другую и изменением, как значения, так и направления тока в этой секции. Процесс переключения секции из одной параллельной ветви в другую и сопровождающие его явления называются коммутацией.

Секция, в которой происходит коммутация, называется коммутирующей, а продолжительность процесса коммутации — периодом коммутации:

где bщ — ширина щетки; К — число коллекторных пластин; n — частота вращения якоря, об/мин; bк — расстояние между серединами соседних коллекторных пластин (коллекторное деление).

Сложность процессов коммутации не позволяет рассмотреть коммутацию в общем виде. Поэтому для получения аналитических и графических зависимостей, поясняющих коммутацию, допускают, что ширина щетки равна коллекторному делению; щетки расположены на геометрической нейтрали; электрическое сопротивление коммутирующей секции и мест ее присоединения к коллектору по сравнению с сопротивлением переходного контакта «щетка— коллектор» пренебрежимо мало (обычно такое соотношение указанных сопротивлений соответствует действительности).

а) б) Вращения в)

Переход коммутирующей секции из одной параллельной ветви в другую.

В начальный момент коммутации (рис. 9, а) контактная поверхность щетки касается только пластины 1, а коммутирующая секция относится к левой параллельной ветви обмотки и ток в ней равен ia. Затем пластина 1 постепенно сбегает со щетки и на смену ей набегает пластина 2. В результате коммутирующая секция оказывается замкнутой щеткой, и ток в ней постепенно уменьшается. В середине процесса коммутации (t = 0,5Tк) контактная поверхность щетки равномерно перекрывает обе коллекторные пластины (рис. 9, б). В конце коммутации (t = Тк) щетка полностью переходит на пластину 2 и теряет контакт с пластиной 1 (рис. 9, в), а ток в коммутирующей секции становится равным — iа, т. е. по значению таким же, что и в начале коммутации, а по направлению — противоположным. При этом коммутирующая секция оказалась в правой параллельной ветви обмотки.

1.2 Прямолинейная коммутация

Этот вид коммутации имеет место в машине, если в процессе коммутации в коммутирующей секции ЭДС не наводится или, что более реально, сумма ЭДС в коммутирующей секции равна нулю. В этом случае для коммутирующей секции, замкнутой щеткой (рис. 9, б), в соответствии со вторым законом Кирхгофа можно записать

и — переходные сопротивления между щеткой и сбегающей 1 и набегающей 2 пластинами;и — токи, переходящие в обмотку якоря через пластины 1 и 2:

здесь i— ток в коммутирующей секции.

Используя (2), получим

откуда ток в коммутирующей секции

Закон изменения тока коммутирующей секции в функции времени определяется уравнением

Это уравнение является линейным, а поэтому график представляет собой прямую линию, пересекающую ось абсцисс в точке t = 0,5TК (рис. 10). Коммутация, при которой ток в коммутирующей секции изменяется по прямолинейному закону, называют прямолинейной (идеальной) коммутацией. искрение коммутация асинхронный двигатель

Весьма важным фактором, определяющим качество коммутации, является плотность тока в переходном контакте «щетка— пластина»: — плотность тока под сбегающим краем щетки; — плотность тока под набегающим краем щетки.

График тока прямолинейной коммутации

Плотность тока под щеткой прямо пропорциональна тангенсу угла между осью абсцисс и графиком коммутации, т. е. = , и =. График прямолинейной (идеальной) коммутации имеет вид прямой линии. При этом , а следовательно, плотность тока в переходном контакте «щетка—коллектор» в течение всего периода коммутации остается неизменной (== const). Физически это объясняется тем, что при прямолинейной коммутации убывание тока, проходящего через сбегающую пластину коллектора, пропорционально уменьшению площади контакта щетки с этой пластиной, а нарастание тока через набегающую пластину пропорционально увеличению площади контакта щетки с этой пластиной..

Из построений, сделанных на рис. 10, следует, что к моменту времени, когда щетка теряет контакт со сбегающей пластиной, ток через эту пластину уменьшается до нуля. Таким образом, при прямолинейной коммутации пластина коллектора выходит из-под щетки без разрыва тока.

Изложенные свойства прямолинейной (идеальной) коммутации — постоянство плотности тока под щеткой и выход пластины из-под щетки без разрыва тока — являются основными, и благодаря им этот вид коммутации не сопровождается искрением на коллекторе.

1.3 Круговой огонь по коллектору

При значительных перегрузках или внезапном коротком замыкании машины постоянного тока коммутация приобретает резко замедленный характер. В этом случае между сбегающей коллекторной пластиной и сбегающим краем щетки возникает электрическая дуга. Так как коллектор вращается, то дуга механически растягивается.

Растяжение электрической дуги вращающемся коллекторе (а) и расположение барьеров между щетками (б)

Наряду с этим перегрузка машины сопровождается усилением реакции якоря, под действием которой распределение индукции в воздушном зазоре машины становится не равномерным. В результате напряжение между соседними коллекторными пластинами увеличивается, превышая допустимые пределы. Это, с одной стороны, может привести к возникновению электрических дуг между смежными пластинами, а с другой стороны, появление высокого потенциала на некоторых пластинах вызывает резкое повышение напряжения между щеткой и коллекторными пластинами по мере их удаления от сбегающего края щетки. Все это создает условия для возникновения электрической дуги между щеткой и коллекторными пластинами.

Таким образом, в условиях значительной перегрузки в машине постоянного тока появляются коммутационные и потенциальные причины для возникновения электрической дуги на коллекторе. При этом электрические дуги, вызванные коммутационными причинами, сливаются с дугами, вызванными потенциальными причинами, образуя вокруг коллектора мощную электрическую дугу, которая может перекинуться также и на корпус машины. Описанное явление называется круговым огнем по коллектору. Круговой огонь очень опасен, так как может привести к тяжелой аварии машины, включая возникновение в машине пожара.

Добавочные полюсы и компенсационная обмотка хотя и ослабляют опасность возникновения кругового огня, но полностью ее не устраняют. Поэтому для защиты обмотки якоря от повреждения электрической дугой в случае возникновения кругового огня в электрических машинах, работающих в условиях частых перегрузок, между коллектором и обмоткой на якоре устанавливают изолирующий экран. В некоторых машинах применяют воздушное дутье, сдувающее дугу в сторону подшипника, защищенного теплостойкой изоляционной перегородкой. Для создания препятствия на пути распространения дуги между щетками разной полярности устанавливают барьеры из изоляционного материала.

2. Применение элементов теории асинхронного двигателя к решению практических задач

2.1 Асинхронный трёхфазный двигатель с короткозамкнутым ротором

Дано: Асинхронный трёхфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, имеющий паспортные данные: Напряжение (В),номинальная мощность(кВт), частота вращения(об/мин), КПД (%), коэффициент мощности(cos), кратность пускового тока(К1), кратность пускового момента(КМ), перегрузочная способность двигателя.

Определить: число пар полюсов, номинальное скольжение, номинальные максимальный и пусковой вращающий моменты, номинальный и пусковой токи двигателя при соединении обмоток статора в «треугольник» и «звезду». Возможен ли пуск нагруженного двигателя, если подводимое напряжение на % ниже номинального и пуск производится переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник» от сети напряжением U=220В.

Таблица — Данные двигателя с короткозамкнутым ротором

СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ, СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Глава третья

ЭЛЕКТРОПРИВОД С ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ, СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Основная схема включения двигателя постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения приведена на рис. 3.1, а. На рис. 3.1 приняты обозначения: I и IВ – токи якоря и обмотки возбуждения ОВ; Е–ЭДС якоря; w и М–скорость и момент двигателя; Rв и Rд – соответственно добавочные резисторы в цепях возбуждения и якоря (они могут отсутствовать); – полное сопротивление якорной цепи, состоящее из сопротивлений обмоток якоря rо, я, дополнительных полюсов rд, п, компенсационной rк, о и щеточного контакта rщ. На схеме для общности показаны два источника питания цепи якоря и возбуждения,

хотя во многих случаях используется только один источник

Вывод уравнений для характеристик ДПТ проведем при следующих допущениях: реакция якоря не учитывается; момент на валу двигателя равен электромагнитному моменту.

В основе вывода лежат уравнение электрического равновесия цепи якоря и выражения ЭДС и момента ДПТ, которые соответственно записываются в виде

(3.1)

(3.2)

(33)

где полное сопротивление цепи якоря, Ом;

Ф – магнитный поток ДПТ, Вб; w – угловая скорость ротора ДПТ (в дальнейшем просто скорость), рад/с; k=рN/(2pа) – конструктивный коэффициент ДПТ; р – число пар полюсов; N – число активных проводников обмотки якоря; а – число параллельных ветвей обмотки якоря.

Подставляя (3.2) в (3.1), получаем формулу для электромеханической характеристики ДПТ

(3.4)

Формула для механической характеристики ДПТ независимого возбуждения получается из (3.4) заменой в нем тока на момент по выражению (3.3)

(3.5)

В соответствии с (3.4) и (3.5) электромеханическая и механическая характеристики ДПТ представляют собой линейные зависимости скорости от тока и момента. Иногда уравнения (3.4) и (3.5) представляются в следующей форме записи:

, (3.6)

где – скорость идеального холостого хода двигателя,

; (3.6 а)

Dw – перепад скорости относительно скорости идеального холостого хода,

.

На рис. 3.1, б показаны электромеханическая и механическая характеристики ДПТ при разных полярностях питающего якорь напряжения U, причем поскольку kФ=const, то М

I и характеристики представлены совмещенными линиями.

На том же рисунке показана электромеханическая и механическая характеристики двигателя при U=0. Уравнения этих характеристик получаются из (3.4) и (3 5) при U=

; (3.7)

(3.8)

Схема, в которой ДПТ имеет такие характеристики, показана на рис. 3.2 Она носит название схемы динамического торможения или схемы генератора, включенного независимо от сети.

Полученные выражения (3.4) и (3.5) позволяют назвать основные способы получения искусственных характеристик ДПТ независимого возбуждения в целях регулирования координат электропривода: изменение сопротивления добавочного резистора в цепи якоря Rд, магнитного потока Ф и напряжения U, подводимого к цепи якоря. В дальнейшем эти способы, а также основанные на них другие способы подробно рассматриваются

Энергетический режим работы двигателя зависит от механических М, w и электрических Е, I координат двигателя, определяющих его механическую и электромагнитную мощности.

В табл. 3.1 приведены их характерные сочетания для основных двух режимов – двигательного и генераторного и двух граничных режимов – холостого хода и короткого замыкания.

Рассматривая приведенную таблицу можно отметить, что для двигательного режима характерно одинаковое направление скорости и момента и противоположное направление ЭДС и тока, а для генераторного режима, наоборот, направление ЭДС и тока совпадают, а скорости и момента – нет. Для режимов холостого хода характерно равенство нулю тока и момента, а для режима короткого замыкания – равенство нулю ЭДС и скорости двигателя.

Основываясь на данных табл. 3.1, рассмотрим энергетический режим работы ДПТ на различных участках его характеристик рис. 3.1, б при положительной полярности U.

1. Режим холостого хода имеет место в точке А, где I=0, М=0, w=w и E=U=kФw . Двигатель не получает энергии ни из электрической сети (за исключением электроэнергии на возбуждение), ни с вала. Схема для этого режима показана на рис. 3.3, а.

4. Режим короткого замыкания наступает при w=0, E=0. В этом режиме согласно (3.1) I= Iк,з =U/R, электрическая энергия ЭЭ (рис. 3,3, г), поступая из сети, рассеивается в виде тепла в резисторах якорной цепи. Механическая энергия с вала ДПТ не отдается, так как w=0.

5. Режим генератора последовательно с сетью, или режим торможения противовключением, наступает при w

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector