Электромеханические и механические характеристики дпт нв

Электромеханические и механические характеристики дпт нв

Двигатели постоянного тока подразделяют на двигатели с независимым, последовательным и смешанным возбуждением. Двигатели с независимым возбуждением применяют, как правило, для длительного режима работы, когда требуется широкое регулирование скорости вращения станочного электропривода трубопроката, листо-прокатных станов и т.д. Эти двигатели реже применяются в режиме повторно кратковременной нагрузки, где требуется устойчивая постоянная и полная скорость. Двигатели постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ) широко применяют в системе регулирования генератора-двигателя, в системе ТПД, в системе ШИР-Д (широко-импульсное регулирование-двигатель).

Двигатель последовательного возбуждения применяют для вспомогательных механизмов прокатных станов, для подъемных кранов на приводах хода моста и хода тележки. При их применении на кранах, уменьшается число троллей.

ДПТ ПВ широко используют на транспорте. Постоянный ток здесь удобен тем, что при нем достаточно иметь один троллей, а последовательное возбуждение по той причине, что двигатель при этом не боится больших снижений напряжения, которые имеют место при питании троллем на большие расстояния и лучше выдерживает перегрузку на подъемах и спусках, благодаря тому, что с увеличением тока растет момент.

Двигатель с последовательным возбуждением надежнее, чем другие двигатели постоянного тока, потому что у него обмотка возбуждения выполнена проводом большего сечения, и обмотка возбуждения имеет ничтожно малое напряжение между витками.

Двигатель со смешанным возбуждением применяется редко, работает в механизмах с циклической нагрузкой. Как правило используется динамическое торможение на остановке, работает с большей частотой включения, при которой требуется принудительное охлаждение воздухом продуваемого через двигатель.

Механические и электромеханические характеристики.

При рассмотрении механических характеристик двигателя считают, что источник питания или сеть бесконечной мощности, ее внутреннее сопротивление близко к нулю, напряжение сети неизменно Uс=const.

Поэтому цепи возбуждения и якоря не зависят друг от друга. Не зависят эти цепи друг от друга и потому, что во многих системах привода для обмотки возбуждения используется отдельный источник питания.

Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением следующая:

КО – компенсационная обмотка;

ДП – обмотка дополнительных полюсов;

rпя– дополнительное сопротивление, включенное последовательно с якорем;

rпв– дополнительное сопротивление, включенное последовательно с обмоткой возбуждения.

Е=КФw;;

Ф – магнитный поток;

w– угловая скорость;

К – конструкторский коэффициент;

Р – число пар полюсов;

N– число активной проводимости релейной ветви;

а – число параллельных ветвей обмоток якоря.

— уравнение для скорости двигателя;

Связь между моментом и током М = КФIя

.

Уравнение характеристики представляет из себя прямую линию, которой отсекают от оси ординат отрезок ,w– скорость идеального холостого хода.

Из выражения механических и электромеханических характеристик видно, что при Ф=constэлектромеханические и механические характеристики представляют собой прямую линию пересекающую ось координат.

Читайте также:  Слон аппликация из бумаги

;

Из графических выражений характеристику можно выразить следующим образом:

;

Варьируя величинами Uс, rпя, Ф,можно получить семейство кривых, в этих семействах сложно выделить естественную и искусственную электромеханические и механические характеристики. Под естественной понимают характеристику, когдаUс=Uн, Ф=Фн, rпя=0. Все остальные характеристики искусственные.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА (ДПТ) НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ (НВ)

Схема подключения ДПТ НВ приведена на рис. 2.9. Напряжение Uя на якорь двигателя М с электромагнитным возбуждением подается от подключенного к сети переменного тока преобразователя (выпрямителя) П1.

(предполагается, что он нерегулируемый). Обмотка возбуждения LM двигателя может быть подключена к другому преобразователю П2 или к точкам а, в первого преобразователя. При наличии сети постоянного тока якорь и обмотка возбуждения так же получают питание от одного источника.

Для подключения машины с возбуждением от постоянных магнитов (см. рис. 2.10) достаточно одного преобразователя. В цепь якоря при питании его от неуправляемого преобразователя обычно включается добавочное сопротивление Rд (его назначение поясняется ниже).

В двигательном режиме электрическая энергия потребляется машиной из сети и преобразуется в механическую энергию.

Направление тока якоря Iя и ЭДС Е рис.2.9, 2.10 показано для двигательного режима.

Напряжение Uя (В), приложенное к якорю, в установившемся режиме уравновешивается ЭДС Е (В), наведенной в якоре (ее называют также противоЭДС), и падением напряжения в якорной цепи

где Rя – сопротивление якорной цепи двигателя, Ом, включающее сопротивления обмотки якоря, щеточного контакта, дополнительных полюсов и компенсационной обмотки; Rд – добавочное сопротивление.

ЭДС машины определяется соотношением

здесь конструктивный коэффициент

р– число пар полюсов;

N – число активных проводников обмотки якоря;

а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря;

Ф – магнитный поток, Вб, создаваемый обмоткой возбуждения или постоянными магнитами.

Подставляя выражение (2.13) для Е в уравнение (2.12) и решая его относительно wд, получим:

wд = . (2.14)

Это уравнение устанавливает связь между частотой вращения и током якоря wд = f(Iя) и называется электромеханической характеристикой двигателя.

Электромагнитный момент двигателя (Н×м), определяется током якоря и магнитным потоком:

Момент на валу двигателя меньше электромагнитного на значение, определяемое потерями в стали и механическими потерями. Для инженерных расчетов этими потерями можно пренебречь, и принять, что момент на валу равен электромагнитному моменту. Тогда, определив из (2.15) ток якоря и подставив его в соотношение (2.14), получим уравнение механической характеристики двигателя:

wд = . (2.16)

Полученные выражения (2.14), (2.16) для характеристик двигателя представляют собой уравнение прямой. Они справедливы, если пренебречь реакцией якоря.

В уравнениях (2.14), (2.16) первое слагаемое представляет собой угловую скорость идеального холостого хода (при этом ток якоря и момент равны 0)

Читайте также:  Инструкция по сборке тумбочки с ящиками

w = . (2.17)

Второй член в этих уравнениях характеризует статическое падение угловой скорости от нагрузки

или (2.18)

На рис. 2.11 падение скорости показано для номинального значения момента Mном (тока Iном). При неизменном магнитном потоке момент и ток якоря, как следует из соотношения (2.15) пропорциональны. Поэтому механическая и электромеханическая характеристики двигателя (см. рис. 2.11) отличаются только масштабом по оси ординат. Характеристика, полученная при номинальном значении напряжения на якоре Uном, номинальном магнитном потоке Фном и отсутствие внешних резисторов в якорной цепи, называется естественной. Жесткость естественной характеристики определяется только сопротивлением якорной цепи двигателя:

или . (2.19)

Снижение скорости wд под нагрузкой объясняется следующим. При увеличении момента сопротивления механизма угловая скорость начинает снижаться. В результате уменьшается ЭДС Е согласно (2.13). Ток якоря при этом, как следует из (2.12) увеличивается. Соответственно возрастает момент двигателя (см. уравнение (2.15)). Этот процесс продолжается до тех пор, пока момент двигателя не сравняется с моментом сопротивления. После достижения равенства М=Мс наступит новый установившийся режим с меньшей угловой скоростью wд.

При инженерных расчетах коэффициенты, входящие в уравнения характеристик двигателя, могут быть определены через номинальные параметры двигателя, приводимые в каталогах. При номинальном магнитном потоке

(2.20)

Здесь коэффициент Кд— коэффициент передачи двигателя, его размерность . С использованием этого понятия уравнения (2.14), (2.16) могут быть переписаны в виде:

(2.21)

(2.22)

В этих уравнениях, как и в (2.14, 2.16), первый член представляет собой угловую скорость идеального холостого хода, а второй – падение скорости от нагрузки:

, (2.23)

(2.24)

Пример. Известны номинальные данные двигателя:

Рассчитать естественную характеристику двигателя.

Находим номинальную угловую скорость

Коэффициент передачи двигателя по (2.9)

.

Угловая скорость на холостом ходу при номинальном напряжении с учетом (2.23)

Полученных результатов () достаточно для построения характеристики (см. рис. 2.11). Для проверки находим по (2.13) падение угловой скорости при номинальном токе

а так же вычислим по очевидному соотношению

Совпадение результатов подтверждает правильность вычислений.

Для построения механической характеристики необходимо дополнительно рассчитать с учетом (2.2) номинальный момент двигателя

Дата добавления: 2014-01-06 ; Просмотров: 1072 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Электромеханические и механические характеристики, построенные при изменении питающего напряжения U=var, при изменении магнитного потока Ф=var, при введении добавочного сопротивления в цепь якоря RДОБ. 0, то есть R=RЯ+ RДОБ., называют искусственными.

Рассмотрим семейство искусственных характеристик:

1) Искусственные характеристики ДПТ НВ при введении добавочного сопротивления в цепь якоря. Такое семейство характеристик называют реостатным (рис. 2.3).

Рисунок 2.3 – Искусственные характеристики ДПТ НВ при введении добавочного сопротивления в цепь якоря

Читайте также:  Железный купорос для комнатных растений

При увеличении добавочного сопротивления RДОБ., значение угловой скорости идеализированного холостого хода не меняется, а жесткость электромеханических и механических характеристик снижается. А это значит, что при увеличении добавочного сопротивления цепи якоря RДОБ. уменьшается

устойчивость работы электропривода. Кроме того, значение критического момента МК, который равен пусковому снижается.

2) Искусственные характеристики ДПТ НВ при изменении магнитного потока.

При изменении магнитного потока возбуждения Ф будет изменяться и значение угловой скорости идеализированного холостого хода и перепад скоростей . При этом очевидно, что в отличие от предыдущей характеристики, электромеханические и механические характеристики будут отличаться друг от друга.

Семейство электромеханических характеристик (рис. 2.4) при изменении магнитного потока Ф будет иметь общую точку, находящуюся на оси абсцисс, для определения которой необходимо записать уравнение электромеханической характеристики

,

ω=0, когда .

Рисунок 2.4 – Искусственные электромеханические характеристики ДПТ НВ при изменении магнитного потока

Таким образом, семейство электромеханических характеристик при изменении магнитного потока Ф будет иметь общую точку на оси абсцисс, соответствующую .

Семейство механических характеристик (рис. 2.5) в отличие от электромеханических общей точки на оси абсцисс не имеет, так как очевидно, что критический момент при изменении магнитного потока Ф также будет изменяться.

Суммарная механическая характеристика, полученная для разных значений магнитного потока, представляет собой гиперболическую кривую (рис. 2.5).

Рисунок 2.5 – Искусственные механические характеристики ДПТ НВ при изменении магнитного потока

3) Искусственные характеристики ДПТ НВ при изменении напряжения, подводимого к якорю

Так как номинальное напряжение для двигателей выбирается из условия предельной диэлектрической прочности изоляции его обмоток, то под термином “изменение напряжения” следует понимать его уменьшение.

Проанализировав уравнения электромеханических (2.5) и механических (2.7) характеристик при изменении напряжения, можно сделать вывод, что эти характеристики будут идентичны и при уменьшении напряжения угловая скорость идеализированного холостого хода будет уменьшаться, а перепад скоростей изменяться не будет, так как от напряжения не зависит. Это значит, что семейство электромеханических и механических характеристик представляет из себя параллельные друг другу характеристики (рис. 2.6).

Рисунок 2.6 – Искусственные характеристики ДПТ НВ при изменении напряжения, подводимого к якорю

Искусственные характеристики имеют ту же жесткость, что и естественная, то есть при снижении напряжения привод работает одинаково устойчиво. Критический (пусковой) момент уменьшается.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет. 8984 — | 7636 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector