67519

Уравнения и характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Управление напряжением якоря

Лекция

Производство и промышленные технологии

Механические характеристики двигателя рассматривались без учета реакции якоря, т.е. влияния тока якоря на основной магнитный поток. Различают поперечную, продольную и коммутационную реакции якоря. Поперечную реакцию якоря можно учесть зависимостью...

Русский

2014-09-11

131.5 KB

0 чел.

ГЛАВА I

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

ЛЕКЦИЯ 2

Уравнения и характеристики двигателя постоянного тока

независимого возбуждения. Управление напряжением якоря

Схема включения электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения показана на рис. 2.1. Здесь Uя, Iянапряжение и ток обмотки якоря; Uв, Iвнапряжение и ток обмотки возбуждения. Уравнение баланса напряжений и выражения для противо-ЭДС  Eя и электромагнитного момента  M  имеют вид:

             (2.1)

              (2.2)

              (2.3)

Здесь rя – активное сопротивление обмотки якоря; Ф – основной магнитный поток; ω – частота вращения якоря; с – конструктивный коэффициент.

Рис. 2.1. Схема включения двигателя постоянного тока

независимого возбуждения

Подставляя в равенство (2.1) выражение для противо-ЭДС Eя, получаем уравнения электромеханической и механической характеристик:

               (2.4)

              (2.5)

Обозначая

 

получаем уравнения электромеханической и механической характеристик:

            (2.6)

            (2.7)

где ω0 – частота вращения холостого хода (идеального).

Эти  характеристики  представлены  на рис. 2.2  и  рис. 2.3. Как видно, это прямые, имеющие отрицательный наклон и проходящие через точку (0, ω0). Частота вращения холостого хода 0, пусковой ток Iп и пусковой момент Mп определяются выражениями:

       

Электромагнитный момент М, момент механических потерь в двигателе (момент холостого хода) М0 и момент на валу  М2  связаны уравнением

M2 = MM0 sign (  ).

На рис. 2.3 показана характеристика  ( M2 ). При > 0 она проходит левее характеристики ( M ), а при   < 0  – правее. Точка пересечения характеристики ( M2 ) с осью дает частоту реального холостого хода . Для простоты принято, что величина момента холостого хода не зависит от величины скорости вращения.

Рис. 2.2. Электромеханическая характеристика

Рис. 2.3. Механические характеристики

На рис. 2.4 показана механическая характеристика ( M2 ) и отмечены точки, соответствующие различным режимам работы. При частоте вращения, превышающей частоту идеального холостого хода 0, наблюдается рекуперативное торможение (точки 1, 2). При этом момент на валу и ток якоря отрицательные, энергия передается в сеть.  В точке 3  электромагнитный момент и ток яко-

Рис. 2.4. Двигательный и тормозные режимы работы.

ря равны нулю, а момент на валу равен моменту потерь со знаком минус. Точка 4 является точкой реального холостого хода, при котором момент на валу равен нулю, а электромагнитный момент и ток якоря положительны. В точках 5, 6 наблюдается двигательный режим, при этом механическая мощность на валу положительна.

При пуске двигателя = 0, ток якоря имеет значение Iп, а электромагнитный момент – значение Mп. Момент на валу при этом может принимать множество значений от  Mп M0 до  Mп + M0 . Точки 7, 8 соответствуют вращению с малой частотой в положительном и отрицательном направлениях. Точки 9, 10 получаются при вращении якоря в отрицательном направлении – это торможе-ние противовключением, когда момент нагрузки превышает пусковой момент.

При замыкании обмотки якоря накоротко, т.е. при Uя = 0, механическая характеристика ( M ) проходит через начало координат. Такой режим называ-ется динамическим торможением (точки 11, 12).

На рис. 2.5 показана схема замещения цепи якоря. Она состоит из источника ЭДС  Eя и активного сопротивления rя.

Рис. 2.5. Схема замещения цепи якоря

Управление напряжением якоря

При управлении напряжением меняют напряжение якоря Uя . При этом в уравнении (2.7) изменяется частота холостого хода ω0 , а коэффициент kM остается постоянным. Следовательно, получается семейство механических характеристик в виде параллельных прямых (см. рис. 2.6). Для определения частоты вращения воспользуемся уравнением механики:

где  Jмомент инерции ротора двигателя и исполнительного механизма; М – электромагнитный момент; Мс   статический момент исполнительного механизма.

Рис. 2.6. Механические характеристики при управлении напряжением

В установившемся режиме частота вращения постоянна, угловое ускорение равно нулю и выполняется равенство

 М = Мс .

На рис. 2.6. приведена механическая характеристика исполнительного механизма ИМ и показаны точки ее пересечения с механическими характеристиками двигателя при разных напряжениях якоря.

Механические характеристики двигателя рассматривались без учета реакции якоря, т.е. влияния тока якоря на основной магнитный поток. Различают поперечную, продольную и коммутационную реакции якоря. Поперечную реакцию якоря можно учесть зависимостью

           (2.8)

Вместе с формулами

            (2.9)

        (2.10)

получается группа формул, позволяющая построить механические характеристики при разных напряжениях питания. Задаемся током якоря, по формуле (2.8) находим магнитный поток Ф, по формуле (2.9) электромагнитный момент, а по формуле (2.10) – частоту вращения. Полученные механические характеристики показаны на рис. 2.7. Здесь же приведена кривая магнитного потока.

Рис. 2.7. Механические характеристики двигателя постоянного тока

независимого возбуждения с учетом поперечной реакции якоря

Механические характеристики построены для напряжений якоря

Следует обратить внимание, что характеристики имеют разную форму и одна характеристика не получается из другой смещением по вертикали.

Вопросы для самопроверки

1. Какой режим называется двигательным и какой – тормозным ?

2. Объясните режим холостого хода (идеальный и реальный) и пусковой режим.

3. От чего зависит частота холостого хода и пусковой момент ?

4. Объясните, почему при увеличении частоты вращения электромагнитный момент и ток якоря уменьшаются.

5. Объясните связь между электромагнитным моментом, моментом холостого хода и моментом на валу.

6. Объясните три тормозных режима работы двигателя.

7. Опишите условия, при которых возможно торможение рекуперативное, противовключением и динамическое торможение.

8. Объясните, почему при управлении напряжением получаются параллельные механические характеристики.

9. Почему при увеличении тока якоря уменьшается основной магнитный поток?

10. Почему механические характеристики имеют разный наклон при различных значениях электромагнитного момента, если учитывать поперечную реакцию якоря?


Iя

Uв

Iв

ω0

0

Iя

Iп

ω

ω0

0

M, M2

Mп

ω

M0

 M0

ω(M)

ω(M2)

ω

0

 M2

Mп

ω

 M0

ω(M2)

 M0

Двигательный

      режим

 Рекупе-

ративное

торможение

Динамическое

   торможение

      Торможение

противовключением

ω0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Uя=Uн

Uя=0,8Uн

Uя=0,6Uн

Uя=0,4Uн

Uя=0,2Uн

Uя=0

Ф

Uя =Uн

Uя = Uн

Uя = 0

Uя =0,5Uн

ω

M

Uя = 0,5Uн

0

ω0

ИМ

Ф0

Ф

ω

0

M

Eя

rя

Iя

Uя


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69828. Освоение Новороссийского края в период Елизаветы Петровны и Екатерины II. Присоединение Крыма. Политика царизма в Крыму 28 KB
  Екатерина II издает приказ селиться на территории Новороссии и создает специальную канцелярию. По мирному договору к России отходили Керчь Еникали Кинбурн Кабарда на Сев. Но турецкие власти продолжали настраивать крымскую власть против ставленников России ив 1776 г. он отрекся от Крыма в пользу России.
69832. ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОДХОДЫ К ПРЕПОДАВАНИЮ ПРАВА В СОВРЕМЕННОЙ ШКОЛЕ 31 KB
  Однако если в начале 90-х годов школа испытывала трудности из-за нехватки учебных пособий педагогических кадров профессионально подготовленных в области юриспруденции наглядных средств обучения и прочее то к настоящему времени ситуация кардинально изменилась.
69833. Основы национальной политики РФ (по Конституции 1993 года) 29.5 KB
  Федеративное устройство Российской Федерации основано на ее государственной целостности единстве системы государственной власти разграничении предметов ведения и полномочий между органами государственной власти Российской Федерации и органами государственной власти субъектов...
69834. Особенности искусства Средневековья 33 KB
  Кроме того церковь была главным заказчиком искусства. Церковь понимая огромную силу искусства по воздействию на людей использовала его для наставления в вере. Другой особенностью средневекового искусства была близость его к народному творчеству так как в отличие от античного искусства...
69835. Особенности национального вопроса в РФ 32.5 KB
  После распада СССР начался процесс переноса «демократических», антитоталитарных подходов в чувствительную сферу национальной политики. Раздавались требования предоставить любому народу право на самоопределение вплоть до отделения.
69836. Особенности управления Сибирью в XVI-XVIII вв 37 KB
  Региональные факторы формирования особенностей управления Сибирью Важную роль в формировании административной системы Сибири сыграли политико-географические факторы. Правительство приняло решение учредить в Сибири особый параллельный столице государства административный центр...