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

36538. Характеристика языка Паскаль.Структура языка, алгоритм 33.5 KB
  Структура языка алгоритм. Существует ряд объективных причин обусловивших выдающийся успех языка Pscl. IIНесмотря на относительную простоту языка он оказался пригоден для весьма широкого спектра приложений в том числе для разработки очень больших и сложных программ например операционных систем.
36539. Структура языка Паскаль. Константы, переменные, стандартные функции 33 KB
  Константы переменные стандартные функции Любая программа на Турбо Паскале имеет одну и ту же общую структуру: [progrm имя программы ;] [ раздел описаний ] begin раздел операторов end. Эта структура состоит из заголовка программы необязательного раздела описаний который может в особых случаях отсутствовать и раздела операторов содержащего хотя бы один оператор. Имя программы идентификатор выбираемый программистом. В разделе описаний должны быть описаны все нестандартные имена используемые далее в разделе операторов этой программы.
36540. Арифметические выражения в Паскаль 26 KB
  Целые числа типа integer это числа диапазона 32768 . Константы типа integer обычные целые числа возможно со знаком. В этих числах недопустимы точка или запятая.
36541. Структура типов данных в Паскаль 25 KB
  Концепция типа для данных В языке Паскаль существует правило: тип явно задается в описании переменной или функции которое предшествует их использованию. Концепция типа языка Паскаль имеет следующие основные свойства: – любой тип данных определяет множество значений к которому принадлежит константа которые может принимать переменная или выражение или вырабатывать операция или функция; – тип значения задаваемого константой переменной или выражением можно определить по их виду или описанию; – каждая операция или функция требует аргументов...
36542. Операторы ввода и вывода данных. Ввод и вывод для файлов 24 KB
  Синтаксическая структура этих операторов: red список переменных ; redln список переменных ; список переменных ::= переменная { переменная } Смысл этих операторов заключается в том что вводимые с клавиатуры значения становятся значениями соответствующих переменных из списка т. При этом список переменных просматривается слева направо до его исчерпания. Синтаксическая структура этих операторов: write список выражений вывода ; writeln список выражений вывода ; список выражений вывода ::= выражение { выражение } В операторах вывода...
36543. Оператор присваивания, совместимость и преобразование типов данных 29 KB
  Совместимость левой и правой частей присваивания по типу означает либо равенство типов либо случаи когда тип выражения правой части автоматически преобразуется к типу левой части. Эти случаи автоматического преобразования типов для известных нам стандартных типов исчерпываются следующими:  Тип переменной левой части rel а тип выражения правой части integer т. Для согласования типа выражения с типом переменной левой части присваивания иногда могут потребоваться явные преобразования типов которые можно выполнить с помощью стандартных...
36544. Файлы в Паскаль. Описани и назначение 28 KB
  Описани и назначение Формально файл – неопределяемое понятие однако мы можем определить его как множество данных объединенных логическими связями. Физический файл – это реально существующее множество данных в памяти объединенных некоторым именем и возможно расширением.dt – имя физического файла dt – расширение файла. Существует понятие полного имени включающее полный путь до файла: D: .
36545. Итерационные циклы. Кодирование в Паскале. Примеры 28 KB
  Дано: [b] Fx=0 EPS точность; Найти: Xr – корень FXr – значение функции в корне должно стремиться к 0 k – число приближений итераций. Суть метода можно сформулировать так пока b EPS. Дано: [b] X0=b 2 начальное приближение fx=x EPS. До тех пор пока d EPS.
36546. Алгоритмы обработки одномерных массивов.Сортировка.Сравнить 2 метода 30 KB
  Первый шаг сортировки методом пузырька 1Сравниваем первый и второй элементы массива. 2Сравниваем второй и третий элементы массива. 3Cравниваем предпоследний N1 и последний N элементы массива. Повторяем вышеуказанные действия для части массива начиная с 1 позиции до N1 шаг 2.