67521

Уравнения и характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. Управление напряжением и реостатное

Лекция

Производство и промышленные технологии

Схема включения двигателя последовательного возбуждения показана на рис. Схема включения двигателя последовательного возбуждения Уравнение баланса напряжений и выражения для ЭДС и электромагнитного момента имеют вид: U = rя rв I Eя; 4. Механические характеристики двигателя последовательного возбуждения...

Русский

2014-09-11

225.5 KB

3 чел.

ЛЕКЦИЯ 4

Уравнения и характеристики двигателя постоянного тока

последовательного возбуждения. Управление напряжением и реостатное

Схема включения двигателя последовательного возбуждения показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема включения двигателя последовательного возбуждения

Уравнение баланса напряжений и выражения для ЭДС и электромагнитного момента имеют вид:

U = (rя + rв) I + Eя;          (4.1)

Eя = cФ;                         (4.2)

M = cФI.                           (4.3)

Эти соотношения должны быть дополнены уравнением связи между током I и магнитным потоком Ф.

Кривая намагничивания Ф(I) показана на рис. 4.2. Здесь можно отметить три явления: насыщение, гистерезис и наличие остаточного магнитного потока. Насыщение  проявляется  тем,  что  при  малом  токе  кривая  идет  круто,  а при

Рис. 4.2. Кривая намагничивания

большом токе – полого. Гистерезис проявляется в различных зависимостях при увеличении и уменьшении тока I. Остаточный магнитный поток Фr наблюдается при нулевом токе I.

Для получения простых соотношений заменим кривую намагничивания прямолинейной зависимостью

Ф = kфI            (4.4).

Из уравнений (4.1) – (4.4) можно получить уравнения

;                                                         (4.5)

и уравнение механической характеристики

                                             (4.6)                                                 или          

.           (4.7)

На рис. 4.3 показана равнобокая гипербола

и неравнобокая гипербола

Рис. 4.3. Равнобокая и неравнобокая гиперболы

Механическая характеристика ω = f(M) согласно уравнению (4.6) представляет собой неравнобокую гиперболу, опущенную вниз на величину b. Она показана на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Механические характеристики двигателя последовательного возбуждения

Достоинством двигателя последовательного возбуждения является большой пусковой момент. Это объясняется тем, что при пуске ЭДС вращения равна нулю, пусковой ток якоря большой, но он одновременно является и током возбуждения. Значит, магнитный поток Ф тоже большой, а момент Мп будет весьма велик.

Двигатель последовательного возбуждения имеет недостатки. Его механическая характеристика существенно нелинейная, что затрудняет управление им. При уменьшении момента до нуля скорость вращения стремится к бесконечности. Поэтому двигатели средней и большой мощности нельзя включать без нагрузки – они могут ''пойти в разнос''. У двигателей малой мощности сравнительно большой момент потерь их можно включать без нагрузки.

Справедливо соотношение

М2 = М  М0 ,

где М    электромагнитный момент; М0    момент холостого хода; М2    момент на валу. На рис. 4.4 приведены графики  ω = f(M), ω = f(M0) и ω = f(M2). Через ω0 обозначена частота вращения, при которой  M = M0  и  M2 = 0. Это скорость реального холостого хода.

Управление напряжением

При изменении напряжения питания справедливы соотношения

U = var, a = var, b = const.

При этом величина a изменяется прямо пропорционально напряжению (см. формулу (4.6)). На рис. 4.5. приведено семейство механических характеристик при следующих величинах напряжения:

,           

Рис. 4.5. Механические характеристики при управлении напряжением

Реостатное управление

При реостатном управлении реостат включается последовательно с обмотками якоря и возбуждения (см. рис. 4.6).

Рис. 4.6. Схема реостатного управления

Механическая характеристика описывается выражением

;

.

При изменении сопротивления реостата

, , .

Следовательно, естественная характеристика смещается по вертикали. Семейство механических характеристик показано на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Семейство механических характеристик при реостатном управлении

Достоинством реостатного управления является простота схемы.

Первым недостатком является потеря энергии в реостате в виде тепла, КПД электропривода сравнительно низкий. Далее, трудно автоматизировать процесс управления. При использовании секционированного реостата возможно применение контакторов.

Для более точного построения механических характеристик можно воспользоваться аналитической аппроксимацией кривой намагничивания в виде

        (4.8)

где a, b, c, I0 – постоянные параметры. На рис. 4.8 представлена кривая намагничивания при следующих значениях параметров

a = 0,010 Вб/А;   b = 0,008 Вб/А;   c = 0,5 А;   I0 = 1 А.

Рис. 4.8. Кривая намагничивания двигателя постоянного тока

Построение механических характеристик при управлении напряжением проведем в следующем порядке. Задаемся напряжением питания U. Задаемся значениями тока I. По формуле (4.8) определяем магнитный поток Ф. По формуле (4.3) находим электромагнитный момент М. По формуле

 

находим частоту вращения ω.

Рис. 4.9. Механические характеристики двигателя постоянного тока

последовательного возбуждения с учетом насыщения

На рис. 4.9 показаны механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения с учетом насыщения при напряжениях питания  Видно, что при нулевом напряжении механическая характеристика отлична от горизонтальной прямой.

На рис. 4.10 показаны механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения с учетом насыщения при реостатном управлении с сопротивлениями реостата rр = 0, r0, 2r0, …, 5r0. Видно, что из-за насыщения магнитопровода механические характеристики становятся похожими на характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Рис. 4.10. Механические характеристики двигателя постоянного тока

последовательного возбуждения при реостатном управлении с учетом насыщения

Вопросы для самопроверки

1. Какой формулой описывается механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения ?

2. Каковы достоинства и недостатки двигателя последовательного возбуждения ?

3. Какие три особенности имеет кривая намагничивания ?

4. Как изменяется механическая характеристика при изменении напряжения питания ?

5. Как изменяется механическая характеристика при изменении сопротивления реостата ?

6. Что можно сказать о жесткости механической характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения при малом и при большом моментах нагрузки ?

7. Какой тангенс наклона имеет кривая намагничивания при малом токе и при большом токе согласно формуле аналитической аппроксимации?

8. Почему при большом моменте механические характеристики двигателя при реостатном управлении расходятся веером? На что они похожи?

U=0,2Uн

U=0

U=0,8Uн

ω(M)

ω(M2)

ω(M0)

M

ω

b

ω0

0

ИМ

rр = rр''

rр = rр'

rр = rр'''

rр = 0

b

M

ω

0

I

Фr

kфI

U=0,6Uн

U=0,4Uн

U=Uн

Ф

I

0

U=Uн

b

M

ω

0

x

y

0

0

ИМ

M

ω

0

rя

rр

I

rв

U

Ф

rя

U

I

rв

M

ω

0


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53422. Важливість упровадження в навчальний процес інтерактивних технологій як одного із засобів особистісно-зорієнтованого навчання 43 KB
  Сучасна школа стоїть перед прикрим фактом: в умовах традиційних форм та методів навчання школярі пасивно отримуючи інформацію не вміють здобувати її самостійно і застосовувати те що знають. Особистіснозорієнтоване навчання у цьому плані є досить перспективним оскільки воно виходить із самоцінності особистості її духовності та суверенності. Визначальним для особистіснозорієнтованого навчання має бути соціокультурний діалог у системі âпедагог дитинаâ на основі її розуміння прийняття і визнання.
53423. Зимова подорож до святого Миколая. Виготовлення листівки бажань 41.5 KB
  Зимова подорож до святого Миколая. Мета: розширити знання учнів про святого Миколая; вчити учнів правильно виразно читати поетичні твори; збагачувати словниковий запас учнів; виготовити листівку бажань; сприяти вихованню міцної внутрішньої опори людини що знаходить свій прояв у доброті чуйності лагідності. Сьогодні на уроці ми завітаємо у гості до святого Миколая. Я знаю що день святого Миколая улюблене свято українських дітей.
53424. Інтегроване заняття з використанням наочного моделювання 31 KB
  На основі знайомої казки Колосок за допомогою схемсимволів вчити дітей сприймати зміст казки. Хіба зможемо прожити ми без них Діти вам подобаються казки Що вам подобається в казках Так всі люблять казки кони ведуть нас у світ пригод вчать розпізнавати добро зло. 1 коробка Діти підійдіть до коробки з літерою А в коробці захована схема з гудзиків за казкою Колосок З якої казки герої Який був півник Якими були мишенята Як звали Півника мишенят Чому вчить ця казочка Хто не працює той не їсть Потрібно...
53425. Формування ключових компетентностей молодшого школяра шляхом впровадження інтегрованих уроків 299 KB
  Предметних компетентностей: ознайомити дітей з усіма варіантами числа 7; вчити учнів складати розвязувати читати вирази на додавання в межах 7; вивчити назви днів тижня; розвивати мислення память; розширити знання про фрукти їх користь для людей; збагатити словниковий запас поняттями екзотика екзотичні фрукти; виховувати бережливе ставлення до природи зокрема садупрагнення до здорового харчування. Обладнання: мультимедійний проектор компютер аудіозаписи мікрофон демонстраційний матеріалкартки із...
53426. Закріплення вивчених букв. Робота з дитячою книгою. Українська народна казка «Курочка Ряба». Виготовлення курочки з солоного тіста 209 KB
  Мета Формувати у дітей поняття про казку як художній твір,Розвивати навички слухання та інтонування почутого, мовлення, уяву, фантазію, логічне раціональне мислення, використовуючи методи інтерактивного навчання; закріплювати вміння читати слова, речення та тексти з вивченими буквами, вдосконалювати навички звукового аналізу слів;
53427. Таблицы сложения и вычитания числа 9. Периметр четырехугольника. Изготовление кораблика способом оригами 180.5 KB
  Трудовое обучение: продолжать знакомить учеников с оригами как видом искусства; учить изготавливать кораблик способом складывания и перегибания бумаги; развивать внимание усидчивость умение работать по технологической карте; воспитывать усидчивость старательность. Как называется эта геометрическая фигура четырехугольник Работа по таблице четырехугольники.
53428. Весна прийшла. Вірш Л.Українки «Вишеньки». Виготовлення сувеніру для мами 76.5 KB
  Мета: вчити учнів виготовляти сувеніри і розвивати вміння самостійно добирати розмір колір матеріал працювати з поролоном і картоном; формувати емоційно-позитивне ставлення до художнього образу вишні; поглибити кявлення про народні звичаї та повіря; розвивати звязне мовлення творчість мислення естетичний смак; виховувати любов до мами почуття вдячності і шанобливе ставлення повагу гордість за рідну матусю бажання...
53429. Життя в добрі 3.65 MB
  Так би і померла та людина, аби тою дорогою не проїздив самарянин. Треба відмітити, що євреї не любили самарян. Вони не розмовляли з самарянами і навіть не пускали їх у свій храм для поклоніння Богу. Але коли самарянин побачив пораненого єврея, то не став згадувати про це.
53430. Математична подорож на Південний берег Криму 722 KB
  На тему: Математична подорож на Південний берег Криму. Математичнаподорож на Південний берег Криму. Ознайомити учнів з географічним положенням рослинним та тваринним світом Південного берега Криму розширювати та збагачувати знання дітей про природу виховувати любов до природи та бережливе ставлення до її багатств. Обладнання: фізична карта України гербарій рослин Південного берега Криму мультимедійні засоби навчання малюнки підручники: 1 Богданович М.