67520

Жесткость механической характеристики. Управление реостатное и магнитным потоком

Лекция

Производство и промышленные технологии

Для управления электродвигателем последовательно с обмоткой якоря включают реостат или изменяют ток возбуждения и магнитный поток. На рис. 3.2 показана схема включения двигателя постоянного тока с двумя управляющими реостатами.

Русский

2014-09-11

116.5 KB

4 чел.

ЛЕКЦИЯ 3

Жесткость механической характеристики.

Управление реостатное и магнитным потоком

Жесткость это свойство электропривода сохранять скорость вращения при изменении момента.

Рис. 3.1. Механические характеристики различной жесткости

На рис. 3.1 показаны механические характеристики различной жесткости. Абсолютно жесткая характеристика  а.ж. представляет собой горизонтальную прямую. Для нее приращение скорости при изменении момента    = 0. Такую характеристику имеют синхронные двигатели.

Жесткая характеристика ж. имеет малое приращение скорости  при значительном изменении момента ( от М' до М'').

Мягкая характеристика  м. имеет большое приращение скорости   при незначительном изменении момента ( от М* до М**).

Абсолютно мягкая  а.м. (экскаваторная) характеристика имеет постоянный момент, а при его изменении теоретически   = ∞.

Количественно жесткость определяется формулой

.                (3.1)

Для двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеем равенства

   ;                                                  (3.2)

.              (3.3) 

Из последнего равенства видно, что при увеличении rя жесткость G уменьшается.

Реостатное управление

На рис. 2.2, 2.3 показаны естественные электромеханическая и механические характеристики. Для управления электродвигателем последовательно с обмоткой якоря включают реостат или изменяют ток возбуждения и магнитный поток. На рис. 3.2 показана схема включения двигателя постоянного тока с двумя управляющими реостатами.

При введении сопротивления r1 в цепь якоря уравнения электромехани-ческой и механической характеристик принимают вид:

  

Записывая эти уравнения в виде

 

Рис. 3.2. Двигатель независимого возбуждения с двумя реостатами.

приходим к выводу, что при увеличении сопротивления r1 частота холостого хода 0 не изменяется, а коэффициенты kI ,  kM  увеличиваются. Электромехани-ческие и механические характеристики показаны на рис. 3.3 и рис. 3.4.

Рис. 3.3. Реостатные электромеханические характеристики

Рис. 3.4. Реостатные механические характеристики

Достоинством реостатного управления является простота схемы.

Первым недостатком является потеря энергии в реостате в виде тепла, КПД электропривода сравнительно низкий. Далее, при увеличении сопротивления реостата растет крутизна механической характеристики, а ее жесткость снижается. Наконец, трудно автоматизировать процесс управления. При использовании секционированного реостата возможно применение контакторов.

Реостат в цепи якоря используется при пуске двигателя. Если на обмотку якоря подать номинальное напряжение без реостата, то пусковой ток будет в несколько раз превышать допустимое значение. При этом может возникнуть искрение в щеточно-коллекторном узле и круговой огонь. Для уменьшения пускового тока и момента в цепь якоря включается секционированный реостат.

Рис. 3 .5 . Пуск двигателя независимого

возбуждения с помощью реостата

На рис. 3.5 показаны три механические характеристики. Характеристика с участком e-f является естественной, сопротивление пускового реостата здесь равно нулю. Механическая характеристика с участком c-d – искусственная с сопротивлением реостата r1'. Механическая характеристика с участком a-b – искусственная с сопротивлением реостата  r1'' > r1'.

На обмотку якоря подается номинальное напряжение питания при сопротивлении реостата r1''. В начальный момент пуска двигатель развивает максимально допустимый момент Mmax. Происходит разгон двигателя от точки a до точки b. Теперь пусковой реостат переключается с сопротивления r1'' на сопротивление r1'. Ток якоря быстро нарастает и рабочая точка переходит из точки b в точку  c. Далее происходит разгон двигателя от точки с до точки d. Теперь пусковой реостат переключается с сопротивления r1' на нулевое сопротивление. Ток якоря быстро нарастает и рабочая точка переходит из точки d в точку  e. Далее происходит разгон двигателя по естественной характеристике из точки e в точку  f. Это номинальный режим работы.

Управление ослаблением магнитного потока

При уменьшении тока возбуждения и магнитного потока Ф с помощью реостата r2 уравнения электромеханической и механической характеристик имеют вид:

 

Записывая эти уравнения в виде

 

приходим к выводу, что при уменьшении магнитного потока Ф частота холостого хода 0 увеличивается, коэффициент kI обратно пропорционален первой степени Ф, а коэффициент kM обратно пропорционален второй степени Ф.

.

Рис. 3.6. Электромеханические характеристики

при ослаблении магнитного потока.

Пусковой ток не зависит от основного магнитного потока Ф, так как противо-ЭДС при этом равна нулю. Пусковой момент пропорционален основному магнитному потоку Ф и уменьшается вместе с ним. Электромеханические и механические характеристики показаны на рис. 3.6 и на рис. 3.7.

Управление ослаблением магнитного потока имеет следующие достоинства. Током возбуждения проще управлять, т.к. он в несколько раз меньше тока якоря. При малом моменте нагрузки скорость вращения увеличивается с уменьшением магнитного потока, т.е. можно получить скорость выше номинальной. Но есть и недостатки. При уменьшении магнитного потока резко снижается жесткость механической характеристики. Так, при снижении магнитного потока в 4 раза жесткость снижается в 16 раз. Далее, при большом моменте

.

Рис. 3.7. Механические характеристики

при ослаблении магнитного потока

нагрузки направление изменения скорости вращения изменяется: чем меньше поток, тем меньше скорость вращения. Это затрудняет построение системы управления двигателем при переменном моменте нагрузки.

Вопросы для самопроверки

1. Зачем нужны искусственные механические характеристики ?

2. Какая величина в уравнении механической характеристики сохраняется, а какая изменяется при реостатном управлении ?

3. Каковы достоинства и недостатки реостатного управления ?

4. Как изменяется скорость холостого хода и пусковой момент при уменьшении магнитного потока ?

5. Каковы достоинства и недостатки управления магнитным потоком ?

6. Что такое жесткость механической характеристики и какой формулой она определяется ?

ω

d

b

f

e

c

a

ωн

Mн

Mmin

M

ω0

0

Mmax

U

Iя

Iв

r2

r1

ИМ

r1 = 0

r1'

r1''

r1=0

r1'

r1''

r1'''

ω

M

0

ω0

0

ω

Ф = Фн

Ф = 0,8Фн

Ф = 0,6Фн

Ф = 0,4Фн

Iп

Iя

Ф = 0,4Фн

Ф = 0,6Фн

Ф = 0,8Фн

Ф = Фн

ω

M

0

ИМ

М**

М*

0





0

М

М

М

r1'''

ω

Iя

0

ω0

а.ж.

а.м.

ж.

м.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69733. Покажчик this 22.5 KB
  Кожний об’єкт містить свій екземпляр полів класу. Методи класу знаходяться в пам’яті в єдиному екземплярі і використовуються всіма об’єктами сумісно, тому необхідно забезпечити роботу методів з полями саме того об’єкта, для якого вони були викликані.
69734. Перевантаження операцій new і delete 50.5 KB
  Поведінка перевантажених операцій повинна відповідати діям, які виконуються ними за замовчуванням. Для операції new це означає, що вона повинна повертати правильне значення, коректно обробляти запит на виділення пам’яті нульового розміру і породжувати виключення при неможливості...
69735. Віртуальні методи 45 KB
  Це не завжди можливо, оскільки в різний час покажчик може посилатися на об’єкти різних класів ієрархії, і під час компіляції програми конкретний клас може бути невідомий. Можна навести як приклад функцію, параметром якої є покажчик на об’єкт базового класу.
69736. Використання шаблонів класів 32.5 KB
  Щоб створити за допомогою шаблона конкретний об’єкт конкретного класу (цей процес називається інстанціонуванням), при описі об’єкту після імені шаблона в кутових дужках перераховуються його аргументи...
69737. Області значень 44 KB
  Область значень — це інтервал від мінімального до максимального значення, яке може бути представлена в змінній даного типу. В таблиці 1 приведений розмір займаємої пам’яті і області значень змінних для кожного типу. Оскільки змінних типу void не існує, він не включений в цю таблицю.
69738. Програми друку граничних констант 38 KB
  Введених засобів препроцесора і мови цілком достатньо для програми, що виводить на друк (на екран дісплея) значення констант, що визначають в конкретній системі (для конкретного компілятора) межі зміни даних різних типів.
69739. Мультиплікативні операції 26 KB
  Типи першого і другого операндів можуть відрізнятися, при цьому виконуються перетворення операндів за замовчуванням. Типом результату є тип операндів після перетворення.
69740. Пріоритет і порядок виконання 50 KB
  Пріоритет і асоціативність операцій мови Сі впливаяють на порядок групування операндів і обчислення операцій у виразі. Пріоритет операцій суттєвий тільки за наявності декількох операцій, що мають різний приоритет. Вирази з більш пріоритетними операціями обчислюються першими.
69741. Ініціалізація масивів 24.5 KB
  Якщо у визначенні масиву явно вказаний його розмір, то кількість початкових значень не може бути більше кількості елементів в масиві. Якщо кількість початкових значень менше ніж оголошена довжина масиву, то початкові значення отримають тільки перші елементи масиву...