Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ

Точное аналитическое выражение механической характеристики ДПВ дать трудно, т.к. Ф¹const, сложной является и зависимость момента от нагрузки. При номинальном токе магнитная цепь машины насыщена. Для получения достаточно подробного представления о характеристике двигателя воспользуемся кусочно-линейной аппроксимацией характеристики намагничивания.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Начальный участок кривой намагничивания (IЯ£0,3IН и М<0,15МН) с достаточной точностью можно аппроксимировать прямой Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru . Тогда Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru откуда Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru . Подставив это в уравнение электромеханической характеристики, получим:

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru .

Отсюда следует, что при малых нагрузках механическая характеристика ДПВ имеет гиперболический характер. Второй участок линейной аппроксимации кривой намагничивания соответствует значениям IЯ до 1,3IН и М до 1,4МН. Для этого участка справедливы соотношения для потока при выражении через ток Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru и через момент Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru , где Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru ; a1 – коэффициент пропорциональности, а Ф0 – поток остаточной индукции. Если подставить значения Ф в уравнение электромеханической характеристики, получим неявно выраженную гиперболу. При нагрузках когда IЯ>1,3IН, а М>1,4МН Ф остается практически постоянным и механическая характеристика двигателя приобретает линейный характер. Скорость двигателя уменьшается лишь за счет падения напряжения в якорной цепи.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru При различных расчетах эл.приводов с ДПВ обычно применяются графические и графоаналитические методы с использованием экспериментальных зависимостей его скорости, момента, потока от тока якоря, учитывающих как насыщение, так и влияние реакции якоря. Эти зависимости приводятся в каталогах для каждого типа двигателей в абсолютных, а в справочниках – в относительных единицах в виде универсальных характеристик для двигателей до 10 и выше 10кВт(см. рис.).

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Зная номинальные данные двигателя и пользуясь этими универсальными характеристиками можно, задаваясь различными значениями тока якоря, найти w и М по кривым Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru и Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru и построить естественную механическую характеристику двигателя Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru . Однако нужно помнить, что это будет зависимость скорости от момента на валу.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru При изменении напряжения на зажимах двигателя характеристики перемещаются вниз или

вверх по отношению к естественной. При увеличении сопротивления якорной цепи скорость двигателя уменьшается и характеристики смещаются вниз. Жесткость характеристик при этом уменьшается. Семейства механических характеристик, соответствующих различным напряжениям на зажимах двигателя и различным сопротивлениям якорной цепи изображены на рисунках. Из графиков видно, что скорость ДПВ при работе как на естественной, так и на искусственных характеристиках при увеличении нагрузки резко падает. Характеристики являются мягкими. Поэтому ДПВ непригодны для электроприводов, требующих постоянства скорости при меняющейся нагрузке.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru При идеальном холостом ходе скорость двигателя теоретически может возрасти до бесконечности. В действительности всегда имеет место трение в подшипниках, о воздух и т.п. и есть поток остаточной индукции, составляющей (0,02¸0,09)ФН. Поэтому скорость не возрастает до бесконечности, но может в 5¸7 раз превышать номинальную. Однако во избежание опасности разноса двигателя его с приводным механизмом нельзя соединять при помощи ременной и цепной передачи. Реверсирование ДПВ осуществляется путем изменения направления тока в якоре.Схема предшествующая реверсу, и схема реверса изображены на соответствующих рис. Для ограничения первоначального броска тока в якорную цепь должно быть введено добавочное сопротивление.

Тормозные режимы ДПВ

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru

Двигатель последовательного возбуждения позволяют иметь в обычной схеме включения только 2 тормозных режима: противовключение и динамическое торможение. Торможения с рекуперацией энергии в сеть невозможно, т.к. у них ЭДС не может быть больше приложенного напряжения. Даже в идеальном случае, когда ток в якоре станет равным 0, ЭДС может стать лишь равной U сети.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Торможение противовключением является для ДВП основным тормозным режимом и широко применяется для грузоподъемных механизмов, механизмов передвижения и поворота.

Для перевода из двигательного режима, соответствующего подъему груза, в режим противовключения, соответствующий тормозному спуску, в цепь якоря вводится добавочное сопротивление. Момент двигателя становится меньше статического (см. т. В характеристики), подъем груза прекращается. Под действием МС груз начинает опускаться, вращая якорь двигателя в обратном направлении. При скорости, соответствующей т.С, М двигателя сравняется с МС и спуск будет происходить с постоянной скоростью. При изменении направления вращения ЭДС двигателя изменит знак и станет действовать согласно с напряжением сети. Ток якоря Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru увеличится, а момент М по отношению к моменту МС, создаваемому грузом, будет тормозным.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Для торможения противовключением механизмов с реактивным моментов сопротивления необходимо на ходу изменить полярность питания якоря, оставив без изменения направления тока в обмотке возбуждения согласно следующей схеме. Для ограничения первоначального броска тока и момента в цепь якоря должно быть введено значительное добавочное сопротивление, т.к. без него бросок тока может в 30-40 раз превышать номинальное значение.

Переход их двигательного в тормозной режим изображен на графике. При изменении полярности питания якоря двигатель переходит из т.А на характеристику в т.В и тормозится до остановки в т.С. Если после остановки его не отключить и момент двигателя в т.С больше МС, двигатель будет разгоняться в противоположном направлении и новый установившийся режим наступит в т.Д.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru

 
  Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Режим динамического торможения ДПВ может осуществляться 2-мя способами: с самовозбуждением и с независимым возбуждением. При торможении с самовозбуждением двигатель отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление. Двигатель работает в качестве генератора с самовозбуждением. Главным условием этого способа является наличие самовозбуждения. При вращении якоря за счет кинетической энергии механизма или груза в якоре от остаточного магнетизма будет наводится ЭДС. При правильном соединении обмотки якоря и обмотки возбуждения и соответствующем сопротивлении цепи якоря, ток, созданный наведенной ЭДС, усилит магнитный поток, а следовательно и ЭДС что приведет к дальнейшему увеличению тока. Это значит, что при переводе машины из двигательного режима в тормозной необходимо во избежания размагничивания машины переключить полярность якоря или обмотки возбуждения таким образом, чтобы ток в последней имел такое же направление, что и в режиме, предшествующему тормозному (см. схемы). Иначе самовозбуждения не произойдет.

Кроме того, чтобы возбуждение возникло, скорость двигателя должна быть достаточной и выполнялось условие: ЭДС якоря, определяемая величиной Ф и скоростью вращения была больше падения напряжения в сопротивлении тормозного контура, т.е. Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru .

Возбудившись, машина создает тормозной момент. При некоторой скорости наступит равновесие. Режим работы двигателя определится точкой пересечения кривой Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru при достигнутой скорости вращения с линией, характеризующей падение напряжения Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru . Для каждой данной машины кривая Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru лежит тем выше, чем больше скорость вращения, а наклон прямой Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru тем больше, чем больше Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru (см. рис.). Поэтому выполнение этого условия при данной скорости, а значит и работа в тормозном режиме, возможны лишь при R (а следовательно и Rm), меньших, чем значения, соответствующие прямой, касательной к кривой Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru в начале координат. Для возможности торможения, при больших сопротивлениях цепи якоря необходимо увеличить скорость машины в режиме, предшествующем тормозному.

Наименьшая скорость, при которой машина еще может самовозбуждаться, будет иметь место при ее замыкании накоротко, т.е. при Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru .

Скорость, при которой самовозбуждения уже не произойдет, называется критической. Ей соответствует сопротивление, также называемое критическим: Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru .

Семейство электромеханических и механических характеристик, соответствующих различным значениям тормозного сопротивления, изображено на графиках. Из них видно, что при каждом данном Rm торможение осуществляется в относительно узкой зоне скоростей. С целью торможения до достаточно малых скоростей необходимо по мере снижения скорости уменьшать Rm.

Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Естественные и искусственные электромеханические и механические характеристики ДПВ - student2.ru Обычно динамическое торможение ДПВ осуществляется с независимым возбуждением. В этом случае якорь двигателя замыкается на тормозное сопротивление, а обмотка возбуждения подключается к сети через сопротивление как изображено на рис., ограничивающее ток в ней до номинальной величины. Т.к. в этом случае двигатель работает генератором с независимым возбуждением, его характеристики подобны характеристикам ДНВ при динамическом торможении и приведены на графике. Все они пересекаются в начале координат.

Следует отметить, что динамическое торможение с самовозбуждением используется как аварийное.

Наши рекомендации