Файл: Lektsii_El_privod.pdf

Таким образом, значения жесткости механической и электро-

механической характеристик не изменяются. Это значит, что искусственные характеристики располагаются параллельно естественным.

Координата первой точки

С уменьшением напряжения на якоре пропорционально изменяется и значение частоты вращения идеального холостого хода:

01 U .

cÔ Í

Рис.2.4. Характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при изменении напряжения на якоре:

а – электромеханические; б - механические.

Координаты второй точки МПИ, IПИ также изменяются пропорционально приложенному к якорю напряжению. Характеристики для UH < U1 < U2 < U3

и т.д. изображены на рис.2.4.

Из графика рис.2.4 и уравнения (2.17 ) видно, что при одном и том же

моменте двигателя при уменьшении напряжения частота вращения

двигателя уменьшается с до и т.д.

Третий случай U = UH , RДОБ = 0, Ф < ФН

Рабочая точка на кривой намагничивания двигателя выбирается на перегибе, поэтому поток Ф можно только понижать. Следует рассматривать условие, когда Ф < ФН

Значение частоты вращения идеального хода растет:

OÈ UcÔÍ .

Пусковой ток остается постоянным, а момент снижается:

I = ; М = с Ф U/ .

Уравнения электромеханической и механической характеристик:

; (2.18)

(2.19)

Таким образом, при ослаблении потока двигателя до какого-то значения частота вращения возрастает. Действительно, при ослаблении потока возбуждения до Ф1 < ФН уменьшается ЭДС якоря и возрастает ток:

График изменения тока и момента в зависимости от частоты вращения при ФН > Ф1 > Ф2 и т.д. приведен на рис.2.5.

Рис.2.5. Характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при изменении магнитного потока возбуждения:

а – электромеханические; б – механические.

2.3. Тормозные режимы двигателя постоянного тока

независимого возбуждения

Удвигателя постоянного тока независимого (параллельного)

возбуждения возможны следующие тормозные режимы: рекуперативный,

противовключением и динамическое торможение.

Рекуперативный тормозной режим у двигателя постоянного тока возникает в том случае, когда со стороны рабочей машины приложен мо-

мент, действующий в ту же сторону, что и электромагнитный. Под действием этих моментов якорь начинает разгоняться. При частоте вращения 0 приложенное к якорю напряжение сети уравновесится

ЭДС двигателя, т.е. UH = ЕДВ. Ток якоря и электромагнитный момент двигателя при этой частоте вращения равны нулю. Увеличение частоты вращения выше приводит к тому, что ЭДС будет больше напряжения сети, а ток и электромагнитный момент поменяют свой знак

(направление). Двигатель переходит в тормозной режим, называемый

рекуперативным. Рекуперация означает преобразование двигателем постоянного тока механической или запасенной во вращающихся частях кинетической энергии обратно в электрическую и отдачу ее в сеть. Таким образом, рекуперативный тормозной режим в рассматриваемых машинах во-

зможен, если

ЕДВ = UСЕТИ или ДВ > O

При этом знак тока и момента меняется на противоположный

(отрицательный). Уравнение характеристик (2.5) и (2.9) в рекуперативном режиме:

меняются U, r, Ф. Характеристика машины в режиме рекуперативного торможения является продолжением характеристики двигательного режима. Момент на валу становится отрицательным

после õõ (Рис.2.6).

Рис. 2.6. Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при рекуперативном торможении.

На практике рекуперативный тормозной режим можно использовать в следующих случаях:

на стендах послеремонтного испытания ДВС в качестве нагрузки на

валу. Двигатель внутреннего сгорания запускают в работу и разгоняют вместе с соединенной с ним на одном валу машиной постоянного тока

до частоты вращения . Загрузку ДВС регулируют, изменяя

значение напряжения на якоре или вводя добавочное сопротивление в цепь якоря;

в электрифицированных подъемно-транспортных механизмах при спуске груза или движении под уклон. В этом случае включают двигатель для движения вниз (механическая характеристика находится в третьем квадранте).

В начале разгона до частоты вращения направления действия

моментом груза МC.

Рис.2.7. Механическая характеристика двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в рекуперативном режиме при опускании груза.

в установках, регулирующих частоту вращения изменением

напряжения или потока. Допустим, с помощью управляемого выпрямителя (или генератора) уменьшаем напряжение на якоре с UH до U1

Рис.2.8. Механическая характеристика электропривода вентилятора с двигателем постоянного тока параллельного возбуждения

при пониженном напряжении.

Таким образом, следует отметить:

Умножим левую и правую части на I:

яI. (2.23)

Окончательно получим:

В режиме рекуперативного торможения в сеть отдается мощность, равная механической за вычетом потерь в якоре.

Рис. 2.9. Механическая характеристика ДПТ НВ в режиме

противовключения при реверсе.

Режим противовключения на практике осуществляется в двух случаях – при реверсе и тормозном спуске груза.

При реверсе – изменении направления вращения в момент переключения напряжения на якоре не изменяются значение и направление вращения, т.е. ω1 = ω3 за счет сил инерции. Под действием напряжения, сменившего знак,

в якоре изменяется направление тока и момента двигателя (положительный М1 на отрицательный М3) (рис.2.9).

От точки 3 до точки 4 машина работает в режиме противовключения.

Выражения механической и электромеханической характеристик:

В режиме тормозного спуска со стороны рабочей машины к валу двигателя прикладывается встречный активный момент такого значения, что

двигатель сначала останавливается, а затем начинает вращаться в обратную

сторону (против включения).

На рис.2.10, изображен МС - график активного момента, создаваемого,

например, грузом поднимаемого лебедкой, а 1 – естественная механическая характеристика электродвигателя. Допустим, что подъем идет с частотой вращения ω1. Если в цепь якоря ввести добавочное сопротивление RДОБ, то двигатель перейдет на искусственную механическую характеристику 2.

Момент двигателя уменьшится до значения М2. Так как М2 < МС, то скорость подъема будет уменьшаться. По мере снижения частоты вращения двигателя его момент увеличится. Но при ω = 0 (в верхней точке подъема) момент двигателя меньше активного момента МС, поэтому якорь начинает вращаться в обратную строну (против включения), а груз - опускаться. В точке 4

моменты уравновешиваются, т.е. МДВ = МС, и спуск продолжается уже с постоянной частотой вращениия ω4. В точке 4 двигатель работает в тормозном режиме - режиме противовключения.

Рис.2.10. Механическая характеристика ДПТ НВ в режиме противовключения.

Режим противовключения имеет следующие особенности:

1) напряжение сети и ЭДС двигателя действуют согласно (суммируются), что приводит к росту тока в якорной цепи. Для ограничения этого тока необходимо включить добавочное сопротивление;

2) механическая мощность с вала и из сети поглощается в якорной цепи.

Значения этих мощностей определяют, если умножить левую и правую части уравнения (2.19) в режиме противовключения на IсФ:

Отсюда видно, что чем больше Rдоб, тем меньше значение потерь в якоре

двигателя, тем он меньше греется;

3)на всем диапазоне изменения частоты вращения от ω3 до нуля возникают большие тормозные моменты (рис.2.9), поэтому данный вид торможения иногда применяют для быстрой остановки двигателя;

4)любые тормозные моменты можно получать при малой частоте вращения, например, при медленном опускании груза.

Режим динамического торможения с независимым возбуждением осуществляется следующим образом: якорь работающего двигателя отключается от сети и замыкается на сопротивление.