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

75463. Работа с константами в ИС 1: Предприятие 30 KB
  Работа с константами в ИС 1: Предприятие Константы постоянные условнопостоянные величины. Константы хранят информацию которая не изменяется или изменяется достаточно редко: название организации ее почтовый адрес и так далее. Свойства констант редактируются при помощи палитры свойств Свойства Константы рис.2 которая вызывается из окна конфигурации при создании новой константы или редактировании уже существующей константы.
75464. Документальные системы. Консультант + 25.5 KB
  Массив данных документальной информационной системы представляет собой совокупность неструктурированных текстовых документов. Разобраться в этом потоке сведений и документов поможет правовая база данных. Специализированными фирмами распространяются как правовые базы данных общего назначения так и специализированные базы данных по хозяйственному банковскому таможенному законодательству региональному законодательству и т. Недорогие базы данных Энциклопедия российского права Консультантмини и др.
75465. Работа со справочниками в ИС 1С: Предприятие 45.5 KB
  Работа со справочниками в ИС 1С: Предприятие Справочники это списки однородных элементов данных. которые называются элементами справочника. Список элементов справочника может быть многоуровневым тогда все строки справочника делятся на элементы справочника и группы справочника. Группы позволяют переходить на нижележащие уровни многоуровневого справочника.
75466. Анализ проекта и основные инструменты анализа проекта в ИС Project Expert 26 KB
  Анализ проекта и основные инструменты анализа проекта в ИС Project Expert В процессе расчетов Project Expert автоматически генерирует стандартные отчетные бухгалтерские документы: отчет о прибылях и убытках; бухгалтерский баланс; отчет о движении денежных средств. После определения наиболее вероятного сценария проекта он принимается за базовый. На основе базового варианта проекта производится анализ чувствительности и определяются критические значения наиболее важных факторов влияющих на финансовый результат проекта. После завершения...
75467. Состав СУБД MS Access 24.5 KB
  Состав СУБД MS ccess Система управления базами данных это комплекс программных и языковых средств необходимых для создания обработки баз данных и поддержания их в актуальном состоянии . Почти все современные СУБД основаны на реляционной модели данных. При определении структуры данных в базе данных выделяют следующие основные понятия. ccess позволяет создавать сложные базы данных определяя структуру таблиц связи между ними.
75468. Состав пакета прикладных программ Project Expert 24.5 KB
  Состав пакета прикладных программ Project Expert Project Expert включает следующие разделы: Проект Компания Окружение Инвестиционный план Операционный план Финансирование Результаты Анализ проекта Актуализация. Раздел Проект является первым в содержании Project Expert и изначально доступен после открытия или создания проекта. Он предназначен для ввода общей информации о проекте настройки модулей расчета и отображения данных проекта. В разделе Компания можно осуществить ввод данных характеризующих финансовоэкономическое...
75469. Работа с документами в ИС 1С: Предприятие 45.5 KB
  Работа с документами в ИС 1С: Предприятие Документы служат для ввода информации о совершенных хозяйственных операциях. В Конфигураторе создается не сам документ а шаблон документа который является средством ввода документа. Конфигуратор позволяет описать структуру документа организовать диалог для ввода информации в документ и описать алгоритм построения печатной формы документа. В большинстве документов выделяются две части: заголовочная часть содержит реквизиты которые являются общими для всего документа; табличная или...
75470. Понятие формы, сложные иерархическик формы в СУБД Access 49.5 KB
  Понятие формы сложные иерархическик формы в СУБД ccess Формы являются основным средством организации интерфейса пользователя в приложениях ccess. Хорошо разработанные формы позволяют работать с приложением даже неподготовленному пользователю. Чаще всего формы создаются в следующих целях: ввод и редактирование данных это наиболее распространенный способ использования форм. Формы обеспечивают вывод на экран данных в удобном для пользователя виде.
75471. Оценка бизнеса и его основное содержание в Project Expert 21 KB
  Оценка бизнеса и его основное содержание в Project Expert Если вы занимаетесь оценкой эффективности инвестиций в проект а также если требуется рассчитать стоимость активов предприятия например при его ликвидации Project Expert удобно использовать для оценки стоимости бизнеса. Пользователь системы может использовать метод дисконтирования денежных потоков для оценки стоимости бизнеса на момент начала проекта или для прогнозирования ее на разных этапах реализации проекта. Для оценки стоимости бизнеса в постпрогнозный период в системе...