Лекція 5 Механічні та електромеханічні характеристики двигунів послідовного і змішаного збудження у руховому режимі

⇐ ПредыдущаяСтр 8 из 61Следующая ⇒

Схеми вмикання двигунів постійного струму послідовного і змішаного збудження наведені на рис. 2.2, б, в. На відміну від двигуна незалежного збудження, цей двигун має властивість змінювати в широких межах кутову швидкість і момент при збільшенні та зменшенні навантаження.

Характеристики в руховому режимі. Рівняння електромеханічних і механічних характеристик цих двигунів такі ж самі, як і двигунів незалежного збудження [див. (2.13) і (2.16)], і справедливі для загального розгляду характеристик. У двигуна послідовного збудження значення магнітного потоку залежить від струму якоря і при роботі двигуна не залишається постійним. Залежність магнітного потоку від струму збудження (тобто крива намагнічування) не є аналітичною кривою, а тому характеристики w = f (І_я) та w = j (М)не можна виразити аналітично.

У каталогах на визначену серію двигунів послідовного збудження поряд зі звичайними технічними даними (Р_ном, n_ном, І_ном, U_ном) наводяться також залежності кутової швидкості або частоти обертання і моменту від струму, які виражені у відносних одиницях. Ці залежності називаються універсальними характеристиками w_*п = f (І_*я) та М_*= j (І_*я)(рис. 2.12). Зображені характеристики є природними.

Аналізуючи рівняння електромеханічної характеристики

w = [ U_с – I_я (R_дв + R_вш)]/(kФ)

та залежність w_*п = f (І_*я), можна зробити висновок, що у двигуна послідовного збудження при І_я ® 0 (або М ® 0) магнітний потік Ф ® 0, ЕРС якоря Е ® U_мер, а швидкість w ® ¥.

Таким чином, незважаючи на зростання швидкості до будь-якого значення, двигун послідовного збудження не може при нормальній схемі перейти в режим рекуперативного гальмування, тобто бути генератором і віддавати енергію в мережу. Цей двигун не можна розвантажувати до значення М = 0, тому що його швидкість почне рости необмежено.

З рис. 2.12 видно, що зі збільшенням струму якоря (навантаження) швидкість двигуна значно зменшується – характеристики м'які.

Електромеханічна і механічна характеристики, що побудовані по універсальних характеристиках, представлені на рис. 2.13, а і б. Жорсткість зображених характеристик двигуна послідовного збудження є змінною і зростає зі збільшенням навантаження. Ця обставина використовується при застосуванні двигунів, наприклад, на транспортних електроприводах, коли при русі транспортного засобу зі збільшеним навантаженням момент двигуна значно зростає. При цьому потужність і струм збільшуються в меншій мірі.

Для побудови характеристик конкретного двигуна використовуються його паспортні дані. Значення кутової швидкості та струму для точок природної електромеханічної характеристики в абсолютних одиницях знаходяться як

w_п= w_* · w_ном; І_я = І_*я · І_ном

Для механічної характеристики при тих же значеннях І_*я і w_*п визначається М_*. В абсолютних одиницях момент

М = М_* · М_ном,

де М_ном знаходиться за формулою (2.9) або (2.10).

На підставі природних характеристик будуються штучні. З загальних рівнянь (2.13) і (2.16) електромеханічної та механічної характеристик випливає, що штучні характеристики можна отримати:

1) введенням у коло якоря додаткового опору R_вш — реостатні характеристики;

2) зміною напруги, що підводиться до двигуна U_мер;

3) зміною магнітного потоку.

Для побудови реостатних характеристик використовується пропорційна залежність між швидкістю (w_ш, w_п) і ЕРС якоря (Е_ш, Е_п) при незмінному магнітному потоці, тобто при тому самому струмі І_я = І_з.пос:

w_ш / w_п = Е_ш / Е_п (2.35)

Підставивши в (2.35) співвідношення для ЕРС, отримаємо

звідки (2.36)

Задаючись рядом значень І_я, по характеристиці w = f (І_я)знаходять значення w_п, підставляючи які в (2.36) при заданому опорі R_вш визначають w_ш. Опір R_дврозраховують за формулою (2.3) або за каталожними даними. Реостатні характеристики двигуна послідовного збудження представлені на рис. 2.14.

Характеристики двигуна змішаного збудження отримують на підставі тих же формул (2.13) і (2.16). Однак магнітний потік цього двигуна залежить від магнітного потоку Ф₁, який створюється струмом незалежної обмотки збудження, і потоку Ф₂, що створюється струмом обмотки послідовного збудження (див. рис. 2.2, в), тобто Ф = Ф₁ + Ф₂. Тому що значення Ф₂ визначається струмом навантаження, то для побудови характеристик використовують універсальні каталожні характеристики. Приблизний вид універсальних характеристик показаний на рис. 2.15. Електромеханічні та механічні характеристики двигуна змішаного збудження займають проміжне положення між характеристиками двигуна незалежного і послідовного збудження. Приблизний вид характеристик у різних режимах і при різних R_S і U_с < U_ном показаний на рис. 2.16.

Характеристики в гальмівних режимах. З можливих режимів електричного гальмування двигун послідовного збудження може працювати в режимах гальмування противмиканням і динамічного гальмування.

Гальмування противмиканням для двигуна послідовного збудження здійснюється за тих самих умов, що і для двигуна незалежного збудження, тобто при активному моменті навантаження, коли М_ст > М_к, або при переключенні полярності напруги на затискачах якоря. Для підтримки того самого напрямку магнітного потоку після переключення в схемі струм в обмотці збудження двигуна повинен протікати (див. рис. 2.2, б) від точки в до точки г (рис. 2.17). Струм у якірному колі визначається рівнянням (2.32), тому для обмеження його допустимим значенням у це коло вводиться додатковий опір R_вш. Характеристики при гальмуванні противмиканням розташовуються в системі координат w, І або w, М у квадрантах II і IV (рис. 2.18).

Для зупинки електропривода при кутовій швидкості w = 0 коло якоря необхідно відключити від мережі живлення. При активному моменті М_ст > М_к₂у цьому режимі встановиться швидкість - w_у на характеристиці 2.

Динамічне гальмування двигуна послідовного збудження здійснюється при незалежному збудженні або при самозбудженні. Для отримання режиму динамічного гальмування при незалежному збудженні двигун спочатку відключають від мережі. Потім обмотку збудження відключають від якоря і підключають до мережі живлення послідовно з опором R_обмеж.. При цьому напрямок струму І_з.пос не змінюється. Якір замикається на деякий зовнішній опір R_вш (рис. 2.19).

Отримана в такий спосіб схема не відрізняється від схеми динамічного гальмування двигуна незалежного збудження, а тому характеристики цього гальмівного режиму прямолінійні (див. рис. 2.10).

Опір R_обмеж.,який вмикається послідовно з обмоткою збудження, звичайно вибирається з умови, щоб струм в обмотці збудження не перевищував номінального значення:

R_обмеж. = (U_с / І_ном) – R_ном (2.37)

Схема динамічного гальмування із самозбудженням представлена на рис. 2.20. Зовнішнє джерело збудження двигуна в цій схемі відсутнє. В якості первісного збудження використовується магнітний потік залишкового магнетизму Ф_зал, за рахунок якого в провідниках якоря, який обертається, виникає деяка початкова ЕРС Під дією цієї ЕРС у колі почне протікати струм протилежного напрямку (у порівнянні зі струмом у руховому режимі) в обмотці якоря і того ж напрямку в обмотці збудження. Взаємодія магнітного потоку зі струмом якоря створює гальмівний момент.

Для збереження напрямку струму збудження в колі двигуна виконують переключення обмоток таким чином, щоб початковий струм, який виникає, збільшував залишковий магнітний потік, тобто щоб Ф = Ф_зал + Ф (І_я), де Ф (І_я) – залежність магнітного потоку від струму якоря (рис. 2.20). Без переключення обмоток двигун розмагнічується і гальмівного моменту не створює.

Умовою виникнення процесу самозбудження є те, що ЕРС Е, яка обумовлена струмом збудження І_з.пос = І_я, повинна бути більше падіння напруги в контурі кола якоря І_я · R_S = І_я (R_дв + + R_вш). Тому що Е = kФw, то при збільшенні R_вш самозбудження стає можливим при більш високих швидкостях, чим при незалежному збудженні. При деякій швидкості w = w_кр (де w_кр– критична швидкість) збудження припиняється і двигун не розвиває гальмівного моменту. Приблизний вид механічних характеристик при динамічному гальмуванні із самозбудженням показаний на рис. 2.21.

Недолік динамічного гальмування із самозбудженням — помітне зменшення гальмового ефекту при зниженні швидкості та припинення гальмування при деякій швидкості w = w_кр. Переваги його полягають у тому, що не потрібно джерела енергії для збудження і гальмування можливе навіть при зникненні напруги мережі живлення. Це підвищує надійність електропривода.

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 2188; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!