Avtoargon.ru

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

Механические характеристики

Механические характеристики. Энергетические режимы электропривода переменного тока

Для получения механической характеристики ещё более упростим модель — вынесем контур намагничивания на зажимы — рис. 4,а, как это часто делается в курсе электрических машин.

Рис. 4. Упрощенная схема замещения (а) и характеристики асинхронной машины (б)

,

где I 2а — активная составляющая тока ротора,

y 2 — угол между и ,

качественное представление о механической характеристике М(s) можно получить, проследив зависимость каждого из трех сомножителей от s .

Магнитный поток Ф в первом приближении в соответствии с (4) не зависит от s — рис. 4,б. Ток ротора (8) равен нулю при s = 0 и асимптотически стремится к при s ® ± Ґ — рис. 4,б. Последний сомножитель легко определить по схеме замещения:

;

cosy 2 близок к ± 1 при малых s и асимптотически стремится к нулю при s ® ± Ґ . Момент, как произведение трех сомножителей, равен нулю при s = 0 (w = w 0 — идеальный холостой ход), достигает положительного М к+ и отрицательного М к- максимумов — критических значений при некоторых критических значениях скольжения , а затем при s ® ± Ґ стремится к нулю за счет третьего сомножителя.

Уравнение механической характеристики получим, приравняв потери в роторной цепи, выраженные через механические и через электрические величины. Мощность, потребляемая из сети, если пренебречь потерями в R 1 , примерно равна электромагнитной мощности:

,

а мощность на валу определяется как

.

Потери в роторной цепи составят

(9)

или при выражении их через электрические величины

,

.

Подставив в последнее выражение I 2ў из (8) и найдя экстремум функции М=f(s) и соответствующие ему М к и s к , будем иметь:

(10)

; (11)

. (12)

На практике иногда полагают, что а = 0, т.е. пренебрегают активным сопротивлением обмоток статора. Это обычно не приводит к существенным погрешностям при Р н > 5 кВт, однако может неоправданно ухудшить модель при малых мощностях. При а = 0 выражения (10) — (12) имеют вид:

; (10,a)

; (11,a)

, (12,а)

где Х к = Х 1 +Х 2 ’ — индуктивное сопротивление рассеяния машины.

В уравнении (10,а) при s к можно пренебречь первым членом в знаменателе и получить механическую характеристику на рабочем участке в виде

. (13)

Как следует из рис. 4,б и выражений (10) и (10,а), жесткость механической характеристики асинхронных двигателей переменна, на рабочем участке , а при Ѕ sЅ > Ѕ s крЅ — положительна.

Асинхронный электропривод как и электропривод постоянного тока, может работать в двигательном и трех тормозных режимах с таким же, как в электроприводе постоянного тока распределением потоков энергии — рис. 5.

Рис. 5. Энергетические режимы асинхронного электропривода

Рекуперативное торможение (р.т.) осуществляется при вращении двигателя активным моментом со скоростью w > w 0 . Этот же режим будет иметь место, если при вращении ротора со скоростью w уменьшить скорость вращения поля w 0 . Роль активного момента здесь будет выполнять момент инерционных масс вращающегося ротора.

Для осуществления торможения противовключением (т. п-в) необходимо поменять местами две любые фазы статора — рис. 6. При этом меняется направление вращения поля, машина тормозится в режиме противовключения, а затем реверсируется.

Рис. 6. Реверс асинхронного двигателя

Специфическим является режим динамического торможения, которое представляет собою генераторный режим отключенного от сети переменного тока асинхронного двигателя, к статору которого подведен постоянный ток I п . Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения двигателя от сети требуется его быстрая остановка без реверса.

Постоянный ток, подводимый к обмотке статора, образует неподвижное в пространстве поле. При вращении ротора в его обмотке наводится переменная ЭДС, под действием которой протекает переменный ток. Этот ток создает также неподвижное поле.

Складываясь, поля статора и ротора образуют результирующее поле, в результате взаимодействия с которым тока ротора возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи.

В режиме динамического торможения поле статора неподвижно скольжение записывается как

и справедливы соотношения для механической характеристики аналогичные (10,а) — (12,а):

, (14)

, (15)

где при соединении обмоток статора в звезду

и при соединении обмоток статора в треугольник;

(16)

Так как при ненасыщенной машине , критическое скольжение в режиме динамического торможения s к.т существенно меньше s к .

Схема включения и статические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Основная схема включения ДПТ НВ представлена на рис. 2, где приняты следующие обозначения: I, Iв, – соответственно токи в цепях обмоток якоря и возбуждения ОВ, А;

Е – ЭДС обмотки якоря, В;

Ω и М – соответственно угловая скорость (рад/с) и момент (Нм) двигателя;

Rя= гоя + гдп + rко + гщ – сопротивление цепи обмотки якоря, состоящее из сопро­тивлений обмотки якоря, добавочных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом; Rов – сопротивление обмотки возбуждения, Ом; Lя, Lов – соответственно индуктивности обмоток якоря и возбуждения, Гн. На схеме показаны добавочные резисторы в цепях обмоток якоря Rд и возбуждения Rв, а также от­дельные источники питания обмоток якоря и возбуждения с напря­жениями соответственно U и Uв.

При выводе уравнений для статических характеристик двигате­ля примем следующие допущения: реакция якоря не учитывается; момент на валу двигателя равен электромагнитному моменту. Уравнение равновесия напряжения цепи обмотки якоря, ЭДС якоря и электромагнитного мо­мента для установившегося режима работы двигателя и принятых допущениях были выведены в разделе 2.1 и имеют вид

U = Е + IR; (65)

где R = Rя + Rд – полное сопротивление цепи якоря, Ом; Rд – регулировочное сопротивление цепи обмотки якоря; Ф – магнит­ный поток, Вб; U – подводимое к якорю напряжение, В; Ce = pпN/(2πa)– конструктивный коэффициент двигателя; рп – число пар полюсов; N – число активных проводников обмотки якоря; а – число параллель­ных ветвей обмотки якоря. В системе СИ коэффициенты См=Ce.

При условии Ф=const произведения СеФ и СмФ также постоянны и могут быть обозначены постоянными коэффициентами ke= СеФ и kм= СмФ.

Коэффициент ke= СеФ называется коэффициентом ЭДС двигателя. Он равен ЭДС двигателя вращающегося со скоростью 1 рад/с при номинальном магнитном потоке.

Коэффициент kм= СмФ называется коэффициентом момента двигателя. Он равен моменту развиваемому двигателем на 1 А тока якоря при номинальном потоке.

Подставляя (66) в (65), получим формулу для электромехани­ческой характеристики Ω(I):

Формулу для механической характеристики Ω(М) ДПТ НВ полу­чим из (68) с использованием выражения (67):

. (69)

В соответствии с (68) и (69) электромеханическая и механичес­кая характеристики ДПТ НВ представляют собой линейные зави­симости угловой скорости (далее скорости) от тока и момента, вид которых для разных полярностей питающего якорь напряжения по­казан на рис. 19. Здесь электромеханическая и механическая характеристики совмещены, что в соответствии с (67) справедливо в случае СеФ = const.

Читать еще:  Что такое бортовая диагностика двигателя на мерседесе

Рис.19. Статические характеристики ДПТ НВ

Их характерными точками являются точка хо­лостого хода, в которой Ω = Ω , а I =0, М= 0, и точка короткого замыкания, где Ω = 0, а I = Iкз и М = Мкз. Отметим, что режим ко­роткого замыкания для электрического двигателя соответствует не­подвижному состоянию якоря при поданном на двигатель напря­жении, а не замыканию его электрических цепей между собой или на корпус. Режим короткого замыкания называется также пуско­вым режимом, поскольку является начальным при включении (пус­ке) двигателя.

Уравнения (68) и (69) можно записать в сокращенной форме:

где Ω – скорость идеального холостого хода двигателя,

ΔΩ – изменение (перепад) угловой скорости относительно скорости идеаль­ного холостого хода,

ΔΩ = IR/(CеФ) = MR/ (СеФ) 2 . (72)

Выражения (68) и (69) позволяют назвать основные способы реализации искусственных характеристик ДПТ НВ, используемых для ре­гулирования скорости вращения ЭП. К ним относятся:

изменение сопротивления добавочного рези­стора в цепи якоря (Rд);

– изменение магнитного потока Ф;

– изменение подводимого к якорю напряжения U.

Отме­тим, что значения входящих в эти выражения тока и момента определяются только меха­нической нагрузкой двигателя Мс и не могут быть установлены произвольно.

Задача 15. Рассчитать и построить естественные характеристики ДПТ НВ, используя следующие его паспортные (номинальные) данные: Рном = 300 кВт;

Uном = 440 В; пном = 1250 об/мин;Iном= 750 А.

Для построения характеристик, представляющих собой прямые линии, доста­точно рассчитать координаты двух точек: номинального режима и холостого хода. Найдем номинальные скорость и момент двигателя:

Ω ном= 2πпном /60 = 2•3,14•1250/60 = 131 рад/с;

Предварительно определим по (67)

тогда скорость идеального холостого хода

По координатам точек холостого хода (Ω = Ω, I =0, М = 0) и номинального режима Ω = Ωном, I =Iном, М=Мном построим естественные электромеханичес­кую Ω(I) и механическую Ω(M) характеристики.

4.2. Режимы торможения, холостого хода и короткого замыкания двигателя постоянного тока независимого возбуждения [1]

Режимы торможения, холостого хода и короткого замыкания двигателя постоянного тока независимого возбуждения относят к энергетическим режимам работы электрической машины.

Электрическая машина обладает так называемым свойством обратимости, т.е. она может работать как двигателем, преобразуя электрическую энергию в механическую, так и генератором, осу­ществляя обратное преобразование энергии. При этом переход из одного режима в другой может происходить без изменения схемы включения. При работе двигателей в генераторном режиме на валу электрической машины создается тормозной момент, обеспечива­ющий интенсивное принудительное замедление (торможение) дви­жения ЭП и, следовательно, расширяющий его возможности по уп­равлению движением исполнительного органа (в частности, при его торможении и реверсе).

Энергетический режим работы электрической машины можно определить исходя из взаимных направлений двух переменных: элек­трических (ЭДС Е и тока I) или механических (момента М и скоро­сти Ω). При одинаковых направлениях скорости и момента и раз­ных направлениях тока и ЭДС имеет место двигательный режим работы, а при противоположных направлениях скорости и момен­та и одинаковых направлениях ЭДС и тока – генераторный. Гра­ничными между двигательным и генераторным являются режимы холостого хода и короткого замыкания, в которых одна электри­ческая и одна механическая переменные равны нулю. При холос­том ходе нулю равны ток и момент, а при коротком замыкании – ЭДС и скорость.

Рассмотрим режимы работы двигателя (рис. 21) на различных участках его характеристик (см. рис. 19) при положительной по­лярности напряжения U.

Режим холостого хода (точка А). Двигатель не получает энер­гии ни из электрической сети (за исключением электроэнергии на возбуждение), ни с вала. В этом режиме I = 0, Е = U = СеФΩ, М = 0, Ω = Ω (см. рис. 21, а).Эту точку механической характеристики иногда называют точкой «идеального холостого хода».

Режим короткого замыкания возникает при неподвижном роторе и наличии напряжения на обмотке якоря, при этом Ω= 0 и Е = 0. В этом режиме, согласно (65) I = Iкз = U/R, электрическая энергия, посту­пая из сети, рассеивается в виде тепла в резисторах якорной цепи. Механическая энергия с вала ДПТ не отдается, так как Ω = 0 (см. рис. 21, г). Такой режим возникает в момент пуска двигателя в ход. В первый момент времени после подачи напряжения на якорь двигателя якорь неподвижен и ЭДС обмотки якоря равна нулю. Режим прямого пуска двигателя от сети допускается только для микродвигателей. В таких двигателях сопротивление обмотки якоря относительно велико и пусковой ток не превышает (3-5)Iном. В машинах повышенной мощности сопротивления обмотки якоря мало и ток при пуске может в 10-20 раз превышать номинальный ток. Такой большой ток может повредить коллектор, щетки и обмотку якоря. Для ограничения величины пускового тока необходимо в цепь обмотки якоря включать пусковой реостат.

Двигательный режим (участок от +Ω до Мп характеристики, приведенной на рис. 19) в диапазоне 0 13 141516>

Дата добавления: 2019-02-08 ; просмотров: 1838 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Работа №2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТОРМОЗНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Исследование характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения в тормозных режимах работы.

1. Собрать схему для снятия характеристик тормозных режимов ДПТ.

2. Снять характеристику при рекуперативном торможении.

3. Снять несколько характеристик торможения противовключением.

4. Снять схему для исследования динамического торможения ДПТ.

5. Провести обработку экспериментальных данных, составить отчет и сделать заключение по работе.

Пояснения к работе

1. В лабораторной работе используются следующие модули:

– модуль питания стенда (МПС);

– модуль питания (МП);

– модуль добавочных сопротивлений №1 (МДС1);

– силовой модуль (СМ);

– модуль тиристорного преобразователя (ТП);

– модуль преобразователя частоты (ПЧ);

– модуль ввода/вывода (МВВ).

2. Схема для исследования тормозных режимов двигателя постоянного тока независимого возбуждения представлена на рис. 1.

через регулируемые сопротивления RP1 и RP2 модуля МДС1, соединенные в параллель.

Выходы ДТ, ДН и ПЧН силового модуля подключаются к входам АDC1, АDC2 и АDC3 соответственно модуля МВВ.

Тормозные режимы обеспечивает асинхронный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты.

Якорная цепь ДПТ подключается к выходу тиристорного преобразователя.

3. Перед проведением лабораторной работы необходимо привести модули в исходное состояние:

– переключатель SA1 модуля МДС1 установить в положение «∞»;

– кнопку «Сеть» модуля ТП, переключатели SA4, SA6 перевести в нижнее положение, переключатель SA3 перевести в положение «Руч», установить режим регулирования скорости ТП (Приложение Б);

– переключатель SA1 модуля ПЧ перевести в среднее положение, SA3 – в нижнее положение, потенциометр RP1 установить в крайнее положение против часовой стрелки;

Читать еще:  Что такое катушка зажигания в двигателе

– перевести ПЧ в режим регулирования по моменту (Приложение Б);

– для проведения работы на персональном компьютере должна быть запущена программа DeltaProfi и выбрана соответствующая работа.

Рис. 1. Схема для исследования двигателя независимого возбуждения

4. Исследование рекуперативного торможения ДПТ

Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока представляет собой способ торможения, при котором энергия торможения отдается обратно в источник питания. В данном случае в качестве источника питания выступает тиристорный преобразователь, который отдает рекуперированную энергию в сеть.

Рекуперативное торможение возможно только в случае, когда частота вращения двигателя превосходит частоту вращения на холостом ходу. При этом ЭДС двигателя оказывается больше ЭДС источника.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включением автоматических выключателей QF1, QF2 модулей питания стенда и питания подать напряжение на необходимые элементы стенда;

– перевести переключатель SA1 МДС1 в положение «0»;

– включить кнопку «Сеть» ТП;

– подав разрешение на работу ТП, установить выходное напряжение на уровне 120…150В;

– выбрав необходимое направление вращения ПЧ, задать момент нагрузки. Если частота вращения ДПТ уменьшается, изменить направление вращения ПЧ (SA1 модуля ПЧ);

– увеличивая момент, снять несколько точек в режиме рекуперации ДПТ, фиксируя необходимые величины в табл. 1.

Рекомендуется зафиксировать также точку холостого хода ДПТ и точку перехода в генераторный режим. В ходе выполнения опыта важно учитывать знаки величин.

UЯ, В
IЯ, А
iВ, А
n, об/мин
ω, 1/с
PЯ, Вт
ΔPЭЛЯ, Вт
ΔPЭЛВ, Вт
PВ, Вт
М, Н∙м
ηДПТ

После проведения опыта необходимо установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Частота вращения электродвигателя, 1/с

.

Выходная мощность тиристорного преобразователя, Вт

Электрические потери в обмотке якоря, Вт

,

где rЯ – сопротивление якорной цепи ДПТ (Приложение В), Ом.

Электрические потери в цепи обмотки возбуждения электродвигателя, Вт

,

где rВ – сопротивление цепи обмотки возбуждения (Приложение В), Ом.

Мощность на валу электродвигателя, Вт

,

где – механические потери ДПТ (Приложение В), Вт.

Момент, развиваемый двигателем, Н∙м

,

.

5. Исследование торможения противовключением

Торможение противовключением электродвигателя представляет собой торможение, при котором электродвигатель вращается в сторону, противоположную заданной. Данный вид торможения встречается преимущественно при нагрузках с активным моментом сопротивления.

Для снятия характеристик электродвигателя в режиме противовключения необходимо ввести в якорную цепь добавочное сопротивление для уменьшения жесткости механической характеристики. Данное сопротивление устанавливается в пределах 120…160 Ом переключателем SA1 МДС1.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– включением автоматических выключателей QF1 и QF2 подать напряжение на стенд;

– предварительно установив добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ, включить ТП (кнопка «Сеть»);

– подав разрешение на работу ТП (SA6), установить частоту вращения ДПТ на уровне 350…400 об/мин;

– разрешить работу ПЧ (SA3) и, задав переключателем SA1 модуля направление вращения асинхронного двигателя, изменять момент нагрузки потенциометром RP1 модуля. Если частота вращения увеличивается, поменять направление вращения АДКЗ;

– плавно задавая нагрузку, снять механическую характеристику ДПТ, при этом зафиксировав точку короткого замыкания (UЯ>0, МВ>0, ω=0), а также несколько точек режима противовключения.

Данные занести в табл. 2.

RДОБ=
UТП, В
UЯ, В
IЯ, А
iВ, А
n, об/мин
ω, 1/с
PТП, Вт
PЯ, Вт
ΔPЭЛЯ, Вт
ΔPЭЛВ, Вт
ΔPДОБ, Вт
PВ, Вт
М, Н∙м
ηДПТ

После проведения опыта необходимо установить все переключатели модулей в исходное состояние.

Выходная мощность тиристорного преобразователя, Вт

Потери в добавочном сопротивлении, Вт

.

6. Исследование динамического торможения

Динамическое торможение ДПТ представляет собой такой тип торможения, при котором якорная цепь отключается от источника питания и подключается к сопротивлению RДТ.

Для снятия характеристик динамического торможения собирается схема, показанная на рис. 2.

Рис. 2. Схема для снятия характеристик динамического торможения

Обмотка возбуждения ДПТ подключается к выходу =220В модуля питания, а якорная цепь через датчики тока и напряжения силового модуля включается на добавочные сопротивления RP1 и RP2, соединенные в параллель, модуля МДС1.

Выходы датчиков тока и напряжения, а также выход ПЧН подключаются к входам А1, А2, А3 модуля вода/вывода соответственно.

Тормозные режимы обеспечивает асинхронный электродвигатель, подключенный к преобразователю частоты.

Опыт проводится в следующей последовательности:

– перед проведением опыта перевести преобразователь частоты в режим регулирования скорости (Приложение А).

– установив по указанию преподавателя добавочное сопротивление в цепи якоря ДПТ, подать напряжение на стенд включением автоматических выключателей QF1 (МПС), QF2 (МП);

– задав переключателем SA1 модуля ПЧ направление вращения асинхронного двигателя, изменять частоту вращения потенциометром RP1 модуля;

– плавно задавая нагрузку, снять механическую характеристику ДПТ при вращении вперед и назад. Ограничение по току якоря: IЯ

Основные энергетические режимы электродвигателей постоянного тока

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 15 Мая 2013 в 11:19, контрольная работа

Описание работы

Электропривод с двигателем Постоянного тока независимого возбуждения
Основная схема включения ДПТ НВ приведена на рис. 1. где приняты следующие обозначения: ОВ — обмотка возбуждения; Rдоб — добавочный резистор в цепи якоря; Rрег — регулировочный резистор в цепи возбуждения; U — напряжение сети, В; Rя — внутреннее сопротивление якорной цепи, Ом; I, Iв — токи в цепях якоря и возбуждения, А; Uв — напряжение питания обмотки возбуждения, В; Е — ЭДС якоря, В.

Файлы: 1 файл

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ.docx

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра: Электрооборудование сельскохозяйственных предприятий

Управляемая самостоятельная работа

«Основные энергетические режимы электродвигателей постоянного тока. Способы регулирования частоты вращения электродвигателей»

студентка 4 курса, 9 т группы

Электропривод с двигателем Постоянного тока независимого возбуждения

Основная схема включения ДПТ НВ приведена на рис. 1. где приняты следующие обозначения: ОВ — обмотка возбуждения; Rдоб — добавочный резистор в цепи якоря; Rрег — регулировочный резистор в цепи возбуждения; U — напряжение сети, В; Rя — внутреннее сопротивление якорной цепи, Ом; I, Iв — токи в цепях якоря и возбуждения, А; Uв — напряжение питания обмотки возбуждения, В; Е — ЭДС якоря, В.

Рис. 1.5. Схема включения ДПТ НВ

При работе ДПТ НВ возможны следующие энергетические режимы (рис. 1.7):

  • двигательный — М > О, w > w > О (участок I);
  • идеального холостого хода — М = 0, w = U/(kФном);
  • генераторный параллельно с сетью (рекуперативного торможения) — М w (участок II);
  • короткого замыкания — М =Мк.з , w = 0;
  • генераторный последовательно с сетью (торможения проти- вовключением) — М > Мк.э , w

Рис. 1.7. Энергетические режимы работы ДПТ НВ

В двигательном режиме Е w, поэтому Е > U, ток и момент изменяют свои направления на противоположные. Двигатель преобразует механическую энергию рабочей машины в электрическую и отдает ее (рекуперирует) в сеть.

Режим короткого замыкания возникает при w = 0 и Е = 0. В этом режиме I = IК. З = U/R, электрическая энергия, поступая из сети, рассеивается в виде теплоты в резисторах якорной цепи.

Торможение противовключением происходит при w

Способы регулирования частоты вращения электродвигателя.

Частота вращения электродвигателя постоянного тока

Следовательно, ее можно регулировать тремя способами:

1) включением добавочного реостата Rдоб в цепь обмотки якоря;

2) изменением магнитного потока Ф;

3) изменением питающего напряжения U.

На примере двигателя с параллельным возбуждением рассмотрим принципиальные особенности, свойственные этим способам регулирования.

Включение реостата в цепь якоря. При включении реостата в цепь якоря частота вращения с ростом нагрузки уменьшается более резко, чем при работе двигателя без реостата:

Это показано на рис. 8.66, где приведены скоростные и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением: 1 — естественная (при Rдоб = 0); 2 — реостатная (приRдоб > 0). Частоты вращения при холостом ходе для обеих характеристик равны, значения An(уменьшение частоты вращения при нагрузке) различны. При одном и том же токе якоря Δnест /Δnреост = ΣRa /(ΣRa + Rдоб ). Чем больше добавочное сопротивление Rдоб , тем круче с увеличением нагрузки падает частота вращения.

Механические характеристики n = f(M) двигателя с параллельным возбуждением можно получить из скоростных характеристик n = f(Ia) путем изменения масштаба по оси абсцисс, так как для двигателя этого типа М = сМФIa = cIa (момент пропорционален току якоря).

Основным недостатком данного метода регулирования является возникновение больших потерь энергии в реостате (особенно при низких частотах вращения), что видно из соотношения

где ΔРэл — электрические потери в цепи якоря; Р1 — мощность, подведенная к якорю.

Рис. 8.66. Скоростные и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением при регулировании частоты вращения путем включения реостата в цепь якоря

Решая уравнение (8.109) относительно ΔРэл , получаем

т.е. с уменьшением частоты вращения якоря потери линейно возрастают.

Очевидно, что данный способ позволяет только уменьшать частоту вращения (по сравнению с частотой при естественной характеристике). Иногда существенным является то обстоятельство, что при включении в цепь якоря значительного сопротивления характеристики двигателя становятся крутопадающими (мягкими), вследствие чего небольшие изменения нагрузочного момента приводят к большим изменениям частоты вращения.

Изменение магнитного потока. Чтобы изменить магнитный поток, необходимо регулировать ток возбуждения двигателя. При различных магнитных потоках Ф1 и Ф2 частота вращения определяется формулами

В двигателе с параллельным возбуждением, например, частота вращения при холостом ходе и падение частоты вращения изменяются обратно пропорционально изменению магнитного потока:

Таким образом, скоростные характеристики 1 и 2 двигателя при различных магнитных потоках Ф1 и Ф2 не являются параллельными (рис. 8.67,а). Эти характеристики пересекаются в точке Апри частоте вращения, равной нулю, так как в данном случае ток Iак не зависит от потока:

и определяется значениями напряжения и сопротивления цепи якоря. Значение тока Iак при n = 0 называют током короткого замыкания.

Механические характеристики для двигателя с параллельным возбуждением строят на основании следующих соображений. Каждая из механических характеристик является практически линейной (если пренебречь реакцией якоря) и может быть построена по двум точкам: точке холостого хода, в которой момент равен нулю, и точке короткого замыкания, в которой момент максимален.

Рис. 8.67. Скоростные и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением при регулировании частоты вращения путем изменения магнитного потока

Сравнивая моменты при коротком замыкании, соответствующие различным значениям магнитного потока, получаем

Таким образом, с уменьшением магнитного потока частота вращения при холостом ходе возрастает, а момент при коротком замыкании снижается. Следовательно, механические характеристики, построенные при различных значениях магнитного потока, пересекаются при некотором значении момента Мкр и частоте вращения, меньшей частоты вращения при холостом ходе, но большей нуля (рис. 8.67, б). Из рассмотрения механических характеристик видно, что при значениях нагрузочного момента, меньших Мкр , уменьшение потока ведет к увеличению частоты вращения (см. точки С1 и С2 при нагрузочном моменте Mн1). При значениях нагрузочного момента, больших Мкр , уменьшение потока приводит к уменьшению частоты вращения (см. точки С’1 и С’2 при нагрузочном моменте Mн2).

В двигателях параллельного возбуждения средней и большой мощности уменьшение потока используют для повышения частоты вращения (рис. 8.68,а). В микродвигателях, наоборот, магнитный поток уменьшают для снижения частоты вращения.

Аналогично располагаются и механические характеристики у двигателей с последовательным возбуждением; в двигателях большой и средней мощности при уменьшении магнитного потока частота вращения возрастает рис. 8.68,б).

Уменьшение магнитного потока в двигателях последовательного возбуждения осуществляют путем включения регулировочного реостата Rp.в параллельно обмотке возбуждения ОВ (рис. 8.69), вследствие чего ток возбуждения

где Rp.в — сопротивление регулировочного реостата, включенного параллельно обмотке возбуждения; β = Iв/Iа — коэффициент регулирования возбуждения.

Рис. 8.68. Механические характеристики двигателей: 1 — при нормальном возбуждении; 2 — при уменьшении магнитного потока

При включении реостата Rp.в паралл ельно обмотке возбуждения требуемое распределение тока Iа между обмоткой и реостатом обеспечивается только при стационарном режиме. При переходных процессах, когда токиIа и Iв изменяются, в обмотке возбуждения возникает значительная ЭДС самоиндукции, под действием которой ток Iв уменьшается по сравнению с его значением при стационарном режиме, а ток Iр.в возрастает, т. е. происходит значительное ослабление возбуждения. Наиболее опасен этот режим для двигателей электрифицированного транспорта (электровозов, электропоездов, трамваев, троллейбусов). При отключении двигателя от сети и последующем включении (при отрыве токоприемника от контактного провода) в первый момент почти весь ток Iа идет по реостату Rp.в , a ток Iв весьма мал. Это приводит к значительному возрастанию тока Iа из-за резкого уменьшения ЭДС Е, индуцированной в обмотке якоря. Практически при этих условиях возникает резкий бросок тока Iа, сопровождающийся нарушением нормальной коммутации и образованием кругового огня.

Рис. 8.69. Схема включения регулировочного реостата в двигателе с последовательным возбуждением

Чтобы обеспечить при переходных процессах такое же распределение тока Iа между обмоткой возбуждения и реостатом Rp.в , как и при стационарном режиме, последовательно с реостатом включают индуктивный шунт ИШ (катушку с ферромагнитным сердечником). Индуктивность его выбирают так, чтобы отношение индуктивностей реостата и обмотки возбуждения было приблизительно равно отношению их сопротивлений.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector