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

44166. Способы повышения методического мастерства 253.5 KB
  Способы повышения методического мастерства учителя Инновационные аспекты в повышении методического мастерства учителя Таким образом одним из инструментов компетенции самосовершенствования учителя иностранного языка является методическое мастерство.
44167. КОНФІКСАЛЬНІ ІМЕННИКИ У СКЛАДІ ТЕРМІНОЛОГІЧНОЇ ЛЕКСИКИ СУЧАСНОЇ УКРАЇНСЬКОЇ МОВИ 493.5 KB
  Конфіксальні деривати на позначення зоологічних назв Зміна поглядів на префіксальносуфіксальний словотвір який став визначатися дериватологами як конфіксація творення слів за допомогою функціонально єдиної двоелементної морфеми конфікса який обрамляє твірну основу в похідному слові і має єдине словотвірне значення привело до появи нових важливих теоретичних і практичних завдань в галузі конфіксації. Різноманітні в семантичному плані вони становлять інтерес з точки зору особливостей їх функціонування в різних...
44168. Международные и локальные способы борьбы с организованной преступностью 297 KB
  Понятие организованной преступности крупнейшие преступные организации и сферы их деятельности. Определение организованной преступности и преступной организации. Международные и локальные способы борьбы с организованной преступностью. Международное сотрудничество в области борьбы с организованной преступностью
44169. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦЕННОСТНЫХ ОРИЕНТАЦИЙ ПЕРСОНАЛА 64.5 KB
  Исследовательская модель ценностей известного психолога или психологов. Рокича; Методика Оценка терминальных ценностей ОТеЦ И.Шварца для изучения ценностей личности. Рокича основанная на прямом ранжировании списка ценностей.
44170. Методические рекомендации для студентов факультета технологии и предпринимательства 1.21 MB
  Все страницы нумеруются по порядку, начиная с титульного листа, который считается первой страницей, но цифра «1» на нем не ставится. Порядковый номер страницы печатается арабскими цифрами правый верхний угол. Страницы с рисунками и таблицами входят в общую нумерацию. Дубликат страниц не допускается
44172. Разработка программных средств оцифровки электрокардиограмм 6.19 MB
  По итогам работы, получено приложение, позволяющее распознавать кривую на отсканированной ленте ЭКГ с дальнейшим ее автоматическим анализом, находящим важные участки и пики. По итогам проведенного анализа, вычисляются некоторые параметры выделенных участков, и выводится информация о возможных патологиях
44173. «ҚАРЖЫ» МАМАНДЫҒЫ БОЙЫНША СТУДЕНТТЕРДІҢ ДИПЛОМ ЖҰМЫСТАРЫН ОРЫНДАУҒА АРНАЛҒАН ӘДІСТЕМЕЛІК НҰСҚAУЛЫҚ 135 KB
  Диплом жұмысын орындау оқу үдерісінің күрделі әрі шешуші кезеңі болып танылады. Бұл маманнның өз мамандығы бойынша теориялық және практикалық міндеттерін шешуге дайындығын көрсетеді.Студент бұл жұмысты дайындау барысында қаржы саласындағы нақты мәселелерді шешу бойынша өз мүмкіндіктерін көрсетуі тиіс.
44174. Разработка проекта озеленения и благоустройства территории двора по ул. Ленинградская 15 3.77 MB
  Толщина расстилаемого неуплотненного слоя растительного грунта должна быть не менее 15 см при подзолистых почвах и 30 см при других почвах и во всех климатических подрайонах. Экспликация Экспликация Боярышник зеленый Crtegus viridis Липа мелколистная Tili cordt `Rncho` Газон обыкновенный Спецификация Скамья Урна Дорожка асфальтированная 2. На участке были сохранены кустарники липа мелколистная и боярышник зеленый но пересажены на другое место для...