Допустиме навантаження на двигуни при роботі на регулювальних характеристиках
При виборі двигуна, кутова швидкість якого повинна регулюватися, виникає питання про навантаження, допустимого при роботі на регулювальних характеристиках. Головним критерієм при цьому є нагрів двигуна, який визначається значенням струму та умовами охолодження. Якщо при регулюванні швидкості зневажити зміною умов охолодження, то можна вважати, що при роботі двигуна на регулювальних характеристиках тривало допустиме таке статичне навантаження, при якому струм двигуна не перевищує номінального значення. Це означає, що умовою повного використання двигуна в режимі навантаження на різних регулювальних характеристиках є усталеність струму в силовому колі. Однак ця умова не завжди може бути здійснена.
Регульовані двигуни застосовуються на різних виробничих механізмах, кожний з яких має відповідну механічну характеристику w = f (Мст) (рис. 4.1):
Mcт1= с / w; Рст1= const;
Mcт2= const; Рст2= c w;
Mcт3= c w; Рст3= c w2;
Mcт4= c w2; Рст1= c w3,
де с – постійна величина, яка не залежить від кутової швидкості.
Найбільш повне використання параметрів двигуна з механізмами, які вимагають регулювання швидкості, буде в тому випадку, коли зміна моменту двигуна відбувається відповідно до закону зміни моменту статичного навантаження. При відсутності такого збігу двигун буде недовантажений в одній частині діапазону зміни кутової швидкості або може виявитися перевантаженим в іншій.
|
|
|
Характеристики робочих механізмів свідчать про те, що кутову швидкість необхідно регулювати або при постійному моменті двигуна, або при постійній потужності.
Якщо при усіх швидкостях момент на валу і струм двигуна постійні і дорівнюють номінальним значенням, то має місце регулювання з постійним моментом. Допустиме значення (найбільше робоче) потужності на валу двигуна при цьому змінюється за лінійним законом тому, що вона пропорційна кутовій швидкості: Рдоп = Мном w (рис. 4.2, зона 1).
Якщо ж при всіх швидкостях струм двигуна дорівнює номінальному, а потужність постійна і дорівнює номінальній, то має місце регулювання з постійною потужністю. При цьому допустиме значення моменту двигуна зворотно пропорційно кутовій швидкості: Рдоп = Мном / w (рис. 4.2, зона 2).
Допустимі значення моменту і потужності при роботі на регулювальних характеристиках залежать від прийнятого способу регулювання.
Регулювання швидкості електроприводів постійного струму зміною параметрів двигуна
З рівняння електромеханічної характеристики двигунів постійного струму w = [Uс – Ія (Rдв + Rвш)]/(kФ) випливає, що можливо три основних способи регулювання кутової швидкості за допомогою зміни: 1) зовнішнього опору в колі якоря; 2) магнітного потоку; 3) напруги, що підводиться до якоря двигуна.
|
|
|
Зміна опору в колі якоря двигуна. Цей спосіб регулювання часто називається реостатним тому, що в силове коло вводяться резистори (реостати), які здатні пропускати великі струми. Як правило, резистори підключають або виводять ступінями. З рівнянь (2.19), (2.20) і (2.24) видно, що регулювання кутової швидкості підключенням опорів можливе тільки у бік зниження відносно до основної кутової швидкості, яка визначається природною характеристикою. Характер зміни кутової швидкості двигуна незалежного і послідовного збудження показаний на рис. 4.3, а, б. Регулювання швидкості цим способом здійснюється при постійному моменті. При допустимому струмі якоря Iя.доп.= Iном Mдоп= Мном і від значення швидкості не залежить. Механічна потужність на валу двигуна Рмх = М w зі зменшенням кутової швидкості буде знижуватися, а електрична Ре = Uс Iя = M w0 при Рст = const буде незмінною. Таким чином, якщо регулювання швидкості здійснюється при M = const, то
h = Pмx / Pе = ω / ω0 = w*, (4.1)
|
|
|
а електричні втрати потужності Рп.е = Ре — Рмх будуть прямо пропорційні статичному падінню швидкості, що виражене у відносних одиницях:
Рп.е = Ре w*. (4.2)
Розглянутий спосіб регулювання відносно простий, однак має наступні недоліки: при зниженні кутової швидкості охолодження двигуна погіршується, внаслідок чого статичне навантаження, щоб уникнути перегріву двигунів з самовентиляцією, повинно бути знижене; для отримання низьких швидкостей у коло якоря треба підключати великий опір. При цьому характеристика виходить м'якою, швидкість при незначних коливаннях навантаження – нестабільною. При малих значеннях навантаження швидкість мало змінюється навіть при підключенні великих опорів. Зазначені недоліки обмежують діапазон регулювання до 
Зміна магнітного потоку двигуна. Регулювання здійснюється зміною струму збудження Iз.пару двигуна незалежного збудження (рис. 4.4, а) і шунтуванням послідовної обмотки опором Rш у двигуна послідовного збудження (рис. 4.4, б). Тому, що магнітна система двигунів у номінальному режимі звичайно насичена, то практично впливати на магнітний потік можна тільки в напрямку його зменшення, у результаті чого кутова швидкість двигуна зростає (див. лекцію 5). Регулювальні характеристики двигунів представлені на рис. 4.5, а і б. Цей спосіб простий і економічний, а тому досить широко застосовується, особливо для двигунів незалежного збудження. Плавність регулювання може бути достатньо високою тому, що регулювальні реостати Rвш.в працюють у колах з відносно невеликими струмами. При роботі двигуна на регулювальній характеристиці з допустимим струмом Iя.прип = Iном потужність на валу Мприп.ω = Рном = const. Тому цей спосіб регулювання відноситься до регулювання з постійною потужністю. Допустимий момент двигуна в режимі навантаження зменшується зворотно пропорційно кутовій швидкості. На рис. 4.5, а залежність Мдоп (ω) показана штриховою лінією.
|
|
|
Діапазон підвищення швидкості двигунів загального призначення Dпв = 1,5:1 ÷ 2:1, регульованих двигунів незалежного збудження Dпв = 3:1 ÷ 8:1, двигунів послідовного збудження при номінальному струмі
Dпв= 1,25:1 ÷ 1,5:1.
Верхня межа регулювання кутової швидкості обмежується механічною міцністю елементів якоря машини – бандажів обмотки якоря, колектора та ін.
Значення моменту двигуна при основній швидкості визначає його габарити і вартість. Тому з двох двигунів однакової потужності і максимальною кутовою швидкістю регульований двигун буде мати тим більші розміри, чим ширше діапазон регулювання.
Зміна напруги, що підводиться до якоря двигуна. Спосіб регулювання здійснюється, як правило, за допомогою регульованих джерел живлення: окремих керованих електричних генераторів, керованих перетворювачів з використанням ртутних вентилів або тиристорів, електромашинних або магнітних підсилювачів та інших пристроїв.
Напругу, що підводиться до якоря двигуна, як правило, змінюють у межах до номінального значення (див. лекцію 5), а тому регулювання кутової швидкості можливо тільки в бік зниження від основної швидкості, яка визначається природною характеристикою.
З рівняння (2.25) випливає, що при зміні ЕРС перетворювача і відповідно напруги на якорі, кутова швидкість двигуна змінюється пропорційно значенням напруги живлення. Механічні характеристики (див. рис. 2.4) паралельні між собою. Жорсткість характеристик залишається постійною тому, що опір кола якоря не змінюється.
У двигунів незалежного збудження кутова швидкість регулюється при номінальному магнітному потоці Ф = Фном. Внаслідок цього в режимі навантаження двигуна струм в якорі при регулюванні швидкості не повинен перевищувати номінального значення. Отже, регулювання виконується при Мдоп = Mном = const.
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1278; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!