Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики и режимы при независимом возбуждении, U const

Характеристики и режимы при независимом возбуждении, U=const

При использовании в электроприводе постоянного тока двигателя с независимым возбуждением — рис. 2 с питанием от источника напряжения U=const уравнение электромеханической характеристики w (I) получится подстановкой (2) в (3) и решением относительно :

(4)

Рис. 2. Схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Механическую характеристику w (М) получим, подставив в (4) ток, выраженный из (1):

. (5)

При заданных U , Ф и R уравнения (4) и (5) однозначно определяют связь между , I и М в любых режимах. Характеристики и это прямые линии, проходящие через две характерные точки: М = 0, и w = 0 , I = I кз , М = М кз ; при Ф = const они различаются лишь масштабами по оси абсцисс.

Скорость (рис. 3) соответствует режиму идеального холостого хода : М = 0, E = U и направлены встречно.

Рис. 3. Механические (электромеханические) характеристики электропривода постоянного тока независимого возбуждения при U = const

Величина — перепад скорости под влиянием нагрузки.

Увеличением нагрузки при определенных условиях, которые рассматриваются ниже, можно прийти к режиму короткого замыкания : , , M = k ФI кз = M кз .

При изменении полярности U характеристика займет положение, показанное на рис. 3 пунктиром.

Участки характеристики между w 0 и М кз , где знаки w и М совпадают, соответствуют, как было условлено ранее, двигательному режиму работы; участки с разными знаками и М — тормозным режимам .

Тормозные режимы — это генераторные режимы, поскольку механическая энергия, поступившая с вала машины, преобразуется в электрическую и передается через электрические зажимы машины. В зависимости от того, куда поступает электрическая энергия, различают три тормозных режима.

а) Торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное) или генераторный режим работы параллельно с сетью

Если якорь двигателя вращать от некоторого постороннего источника со скоростью, превышающей скорость идеального холостого хода, то ЭДС двигателя будет больше приложенного напряжения, в результате чего ток в якоре двигателя и момент изменят свой знак. Механическая энергия, поступающая при этом на вал двигателя, преобразуется в электрическую и за вычетом потерь в двигателе рекуперируется в сеть.

На механических характеристиках торможению с отдачей энергии в сеть соответствуют участки ab и a’b’ (рис. 3)

б) Торможение противовключением или генераторный режим работы последовательно с сетью

В режиме противовключения изменяет знак скорость двигателя при сохранении знака момента или знак момента двигателя при сохранении знака скорости.

Первый случай имеет место при воздействии активного момента статической нагрузки, превышающего момент короткого замыкания на данной характеристике.

В результате изменения знака скорости ЭДС двигателя будет совпадать с приложенным напряжением, и ток в якоре определится выражением:

Второй случай используется для остановки двигателя путем изменения полярности напряжения, подводимого к его якорю.

Вследствие механической инерции скорость двигателя и ЭДС в начальный момент сохраняются неизменными, а ток будет равен:

На механических характеристиках (рис. 3) торможению противовключением соответствуют участки cd и c’d’ .

В режиме торможения противовключением энергии поступает в привод и со стороны механизма, и от сети и рассеивается в сопротивлениях якорной цепи; в предыдущем случае энергия, поступающая от механизма, передавалась в сеть.

в) Динамическое торможение или генераторный режим работы независимо от сети

Если якорная цепь отключена от источника питания и замкнута на внешний резистор, то при вращении двигателя от внешнего источника или по инерции в якорной цепи индуцируется ЭДС и протекает ток , создающий момент. Характеристики проходят через начало координат — штрих-пунктир на рис. 3.

Тормозные режимы работы двигателя с параллельным возбуждением

Тормозной режим работы двигателя в электроприводе применяется наравне с двигательным. Использование электродвигателя в качестве электрического тормоза широко применяется на практике для сокращения времени остановки и реверса, уменьшения скорости вращения, предотвращения чрезмерного увеличения скорости движения и в ряде других случаев.

Работа электродвигателя в качестве электрического тормоза основана на принципе обратимости электрических машин, то есть электродвигатель при определенных условиях переходит в генераторный режим.

Практически для торможения применяются три режима:

1) генераторный (рекуперативный) с отдачей энергии в сеть,

При построении механических характеристик в системе прямоугольных координат важное значение имеет определение знаков момента и скорости вращения двигателя в двигательном и тормозных режимах. Для этого двигательный режим принимают условно за основной, считая скорость вращения и момент двигателя в этом режиме положительными. В связи с этим характеристики n = f (М) двигательного режима располагаются в первом квадранте (рис. 1 ). Расположение механических характеристик в тормозных режимах зависит от знаков момента и скорости вращения.

Рис. 1 . Схемы включения и механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением в двигательном и тормозных режимах.

Рассмотрим эти режимы и соответствующие им участки механических характеристик двигателя с параллельным возбуждением.

Состояние электропривода определяется совместным действием момента двигателя Мд и статического момента нагрузки Мс. Например, установившаяся скорость вращения n1 при подъеме груза лебедкой соответствует работе двигателя на естественной характеристике (рис. 1 точка А), когда Мд = Мс. Если в цепь якоря двигателя ввести добавочное сопротивление, то скорость вращения снизится вследствие перехода на реостатную характеристику (точка В, соответствующая скорости n 2 и Мд = Мс).

Читать еще:  Все о чип тюнинге дизельных двигателей

Дальнейшее постепенное увеличение добавочного сопротивления в цепи якоря двигателя (например, до величины, отвечающей участку n 0 С характеристики) приведет вначале к прекращению подъема груза, а затем к изменению направления вращения, то есть груз будет опускаться (точка С). Такой режим называют противовключением .

В режиме противовключения момент Мд имеет положительный знак. Знак скорости вращения изменился и стал отрицательным. Следовательно, механические характеристики режима противовключения располагаются в четвертом квадранте, а сам режим является генераторным. Это вытекает из принятого условия определения знаков момента и скорости вращения.

Действительно, механическая мощность, пропорциональная произведению n и М, в двигательном режиме имеет положительный знак и направлена от двигателя к рабочей машине. В режиме противовключения вследствие отрицательного знака n и положительного знака М их произведение будет отрицательным, следовательно, механическая мощность передается в обратном направлении — от рабочей машины к двигателю (генераторный режим). На рис. 1 знаки n и М в двигательном и тормозных режимах показаны в кружках, стрелками.

Участки механической характеристики, соответствующие режиму противовключения, являются естественным продолжением характеристик двигательного режима из первого в четвертый квадрант.

Из рассмотренного примера перехода двигателя в режим противовключения видно, что э. д. с. двигателя, зависящая от скорости вращения, одновременно с последней при переходе через нулевое значение изменяет знак и действует согласно с напряжением сети: U = ( — Е)+ I я R я, откуда I я = (U+ Е )/R

Для ограничения тока в цепь якоря двигателя включают значительное по величине сопротивление, обычно равное двукратному пусковому. Особенность режима противовключения состоит в том, что к двигателю подводится механическая мощность со стороны вала и электрическая мощность из сети, и вся она расходуется на нагревание цепи якоря: Рм + Рэ = Е I + UI = I 2 (R и + I доб)

Режим противовключения может быть получен и путем переключения обмоток на обратное направление вращения , в то время, как якорь продолжает вращаться в прежнем направлении за счет запаса кинетической энергии (например, при остановке машины с реактивным статическим моментом — вентилятора).

В соответствии с принятым условием учета знаков n и М по двигательному режиму, при переключении двигателя на обратное вращение следует изменить положительные направления координатных осей, то есть двигательный режим теперь окажется в третьем квадранте, а противовключение — во втором.

Таким образом, если двигатель работал в двигательном режиме в точке А, то в момент переключения, когда скорость еще не успела измениться, он окажется на новой характеристике, во втором квадранте в точке D. Торможение будет происходить вниз по характеристике DE ( -n0 ), и если двигатель не отключить при скорости т = 0, он будет работать на этой характеристике в точке Е, вращая машину (вентилятор) в обратном направлении со скоростью — n 4.

Электродинамический режим торможения

Электродинамическое торможение получают путем отключения якоря двигателя от сети и включения его на отдельное внешнее сопротивление (рис. 1 , второй квадрант). Очевидно, что этот режим мало отличается от работы генератора постоянного тока с независимым возбуждением. Работа на естественной характеристике (прямая N 0) соответствует режиму короткого замыкания, из-за больших токов торможение в этом случае возможно только при малых скоростях.

В режиме электродинамического торможения якорь отключен от U сети, следовательно: U = 0; ω0 = U/c = 0

Уравнение механической характеристики имеет вид: ω = (-RM)/c 2 или ω = ( -R я + R доб/9,55се 2 )М

Механические характеристики электродинамического торможения проходят через начало координат, а это значит, что с уменьшением скорости тормозной момент двигателя уменьшается.

Наклон характеристик определяется так же, как и в двигательном режиме, величиной сопротивления в цепи якоря. Электродинамическое торможение экономичнее противовключения, так как энергия, потребляемая двигателем из сети, расходуется только на возбуждение.

Величина тока якоря, а следовательно, и тормозного момента зависит от скорости вращения и сопротивления цепи якоря: I = — Е /R = -с ω/ R

Генераторный режим с отдачей энергии в сеть

Такой режим возможен только в случае, когда направление действия статического момента совпадает с моментом двигателя. Под действием двух моментов — момента двигателя и момента рабочей машины — скорость вращения привода и э. д. с. двигателя начнут возрастать, в результате будет уменьшаться ток и момент двигателя: I = (U — Е ) / R = (U — с ω ) / R

Дальнейшее увеличение скорости вначале приводит к режиму идеального холостого хода, когда U = Е, I = 0 и n = n0 , а затем, когда э. д. с. двигателя станет больше приложенного напряжения, двигатель перейдет в генераторный режим, то есть начнет отдавать энергию в сеть.

Читать еще:  Где и что в двигателе рено симбол

Механические характеристики в этом режиме являются естественным продолжением характеристик двигательного режима и располагаются во втором квадранте. Направление скорости вращения не изменилось, и она осталась по-прежнему положительной, а момент имеет отрицательный знак. В уравнении механической характеристики генераторного режима с отдачей энергии в сеть изменится знак момента, следовательно, оно будет иметь вид: ω = ω о + ( R/c 2 )M или ω = ω о + ( R/ 9,55 c е 3 )M

Практически генераторный режим торможения применяют только при больших скоростях в приводах с потенциальными статическими моментами, например при опускании груза с большой скоростью.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Ранее на эту тему: Электропривод

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Что такое генераторный режим работы двигателя

Электродвигатели

Каталог поставщиков

Документация

Преобразователи частоты

Каталог поставщиков

Документация

Генераторный и тормозной режимы асинхронной машины

Если ротор асинхронной машины, включенной в сеть с напряжением U1, вращать посредством первичного двигателя в направлении вращающегося поля статора, но со скоростью n2>n1, то движение ротора относительно поля статора изменится (по сравнению с двигательным режимом этой машины), так как ротор будет обгонять поле статора.

При этом скольжение станет отрицательным, а направление э.д.с. Е1, наведенной в обмотке статора, а следовательно, и направление тока I1 изменятся на противоположное. В результате электромагнитный момент на роторе также изменит направление и из вращающего (в двигательном режиме) превратится в противодействующий (по отношению к вращающему моменту первичного двигателя). В этих условиях асинхронная машина из двигательного перейдет в генераторный режим, преобразуя механическую энергию первичного двигателя в электрическую. При генераторном режиме асинхронной машины скольжение может изменяться в диапазоне

а электрические потери в цепи ротора pэ2 = sРэм больше электромагнитной мощности.

Таким образом, электромагнитная мощность машины в тормозном режиме составляет лишь часть электрических потерь в роторе. Другая часть этих потерь покрывается за счет механической мощности вращающихся по инерции частей двигателя и исполнительного механизма.

Электромагнитный момент при этом имеет то же направление, что и направление поля статора, т.е. направление против вращения ротора и является тормозящим по отношению к моменту, вращающему ротор. К недостаткам этого способа торможения следует отнести: значительные потери энергии, вызванные нагревом роторной обмотки, а также большие броски тока в момент переключения проводов обмотки статора. В двигателях с контактными кольцами для ограничения броска тока при торможении противовключением в цепь ротора включают сопротивление. Кроме того, при торможении двигателя указанным способом необходимо отключить его от сети в момент остановки, так как в противном случае произойдет реверсирование, т.е. ротор двигателя начнет вращаться в противоположном направлении.

Таким образом, возможны три режима работы асинхронной машины: двигательный, генераторный и тормозной. Каждому из указанных режимов соответствует определенный диапазон изменения скольжения: в двигательном режиме скольжение может изменяться от нуля (n2 = n1) до единицы (n2 = 0), в генераторном – от нуля до минус бесконечности, а в тормозном – от единицы до плюс бесконечности.

Источник: Кацман М. М. Электрические машины и трансформаторы. — М.: 1971, с. 315-318.

Что такое генераторный режим работы двигателя

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
    • Реактивные и дизельные топлива
    • Очистка топлива
    • Топливо для судовых двигателей
    • Испытания и обслуживание фильтров
    • Расчет топливных сепараторов
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Электрической машиной называется устройство, служащее для преобразования механической энергии в элек­трическую или, наоборот, электрической энергии в механиче­скую. В первом случае машина называется электрическим ге­нератором, во втором случае — электродвигателем.

В основу работы электрических генераторов положен прин­цип электромагнитной индукции. Известно, что если провод­ник пересекает магнитное поле, то в нем будет наводиться электродвижущая сила (э.д. с.), которая по законам электро­магнитной индукции зависит от интенсивности магнитного по­ля, длины проводника, скорости его движения и угла между вектором поля и вектором движения проводника. Если этот проводник замкнуть, то в цепи появится электрический ток. Так как причиной наведения электродвижущей силы в проводнике является пересечение им магнитных силовых линий, той в том случае, когда проводник неподвижен, а движется (из­меняется) магнитное поле, в проводнике также будет наводиться э. д. с.

Это физическое явление и положено в основу работы элек­трических генераторов. Любой генератор состоит из устройства, служащего для создания магнитного потока (например, элек­тромагнита), и электрической обмотки, в которой наводится э. д. с. У генераторов постоянного тока обмотка обычно раз­мещается на вращающейся части, называемой якорем. Якорь располагается между полюсами, создающими магнитное поле. При вращении якоря механическим двигателем в этом магнит­ном поле в обмотке наводится э. д. с., которая прямо пропор­циональна скорости вращения и величине магнитного потока. С помощью коллектора ток подается во внешнюю цепь.

Аналогичным образом устроены и генераторы переменного тока, только у них основная обмотка, как правило, размещается на неподвижной части, называемой статором, а магнитное по­ле создается полюсами, расположенными на »вращающейся части (роторе).

Очевидно, что для получения электроэнергии якорь (ротор) генератора должен .вращаться каким-либо двигателем, являю­щимся источникам механической энергии.

Действие электродвигателей основано на свойстве провод­ника с током двигаться в магнитном поле. Известно, что если проводник с электрическим током поместить в магнитное поле, то на него со стороны поля будет действовать сила F, завися­щая от интенсивности магнитного поля, длины проводника и ве­личины тока в нем. Таким образом, пропуская электрический ток по обмотке якоря электрической машины, можно заставить его вращаться в магнитном поле.

Характерным свойством электрических машин является их обратимость. Действительно, если якорь машины постоянного тока вращается в магнитном поле полюсов механическим дви­гателем, то машина будет источником электрической энергии. Та же машина может использоваться и как источник механи­ческой энергии. Для этого к обмотке якоря с помощью щеток и коллектора нужно подвести электрическую энергию, и якорь придет во вращение.

Таким образом, для электродвигателей возможны два основ­ных режима работы: двигательный и генераторный, часто называемый также тормозным режимом.

В двигательном режиме (рис. 1,а) к зажимам электродвигателя подводится электрическая энергия, преобразуемая им в механиче­скую. Создаваемый при этом вращающий момент принято считать положительным, так как направле­ние момента совпадает с направ­лением вращения.

При работе электродвигателя в тормозном режиме (рис. 1, б) к валу подводится механическая энергия, которая машиной преобразуется в электрическую. Создаваемый при этом вращающий момент будет отрицатель­ным, так как он препятствует вращению машины.

Любой электродвигатель может работать в любом из этих режимов при определенных условиях. При работе в двигатель­ном режиме к валу электродвигателя приложены два момента: момент, развиваемый электродвигателем, и момент, создавае­мый приводимым в движение механизмом. Последний называ­ют статическим моментом или моментом сил сопротивления на валу электродвигателя. В дальнейшем момент, развиваемый в двигательном режиме, будем называть вращающим, а момент, развиваемый в генераторном режиме, — тормозным.

Вращающий момент любого электродвигателя, прямо про­порционален магнитному потоку и току в обмотке якоря (ро­тора). Статический момент, создаваемый приводимым механизмом, определяет нагрузку электродвигателя и может быть по­ложительным и отрицательным. Статический момент положи­телен, когда его направление совпадает с направлением движе­ния, и отрицателен, когда он направлен против движения. В первом случае статический момент называется движущим, а во вторам — моментом сопротивления.

Отрицательные статические моменты создаются силами тре­ния, силами сопротивления резанию, сжатию, растяжению и скручиванию неупругих тел, а также силой тяжести при подъе­ме груза. Положительные статические моменты создаются на валу электродвигателя силой тяжести при спуске груза. Ста­тический момент может также состоять из нескольких слагае­мых, имеющих разные знаки. Например, при спуске груза си­ла тяжести создает положительный статический момент, а си­ла трения будет создавать отрицательный статический момент. Знак результирующего статического момента будет зависеть от величины первого и второго слагаемых.

Условимся момент, развиваемый электродвигателем (вра­щающий или тормозной), обозначать М, а статический момент (движущий или момент сопротивления) — M c .

Когда электродвигатель работает в установившемся режи­ме, т. е. ) при равномерном движении, всегда поддерживается равенство

±М М с . (1)

В общем случае связь между моментом электродвигателя и статическим моментом выражается уравнением

±М±М с = М j , (2)

где М — момент, развиваемый электродвигателем, кГм;

М с — статический момент, создаваемый механизмом на валу электродвигателя, кГм;

М j — динамический или избыточный момент на валу электро­двигателя, кГм.

Динамический момент является результирующим моментом рассматриваемой механической системы. Он определяется по выражению

где J — момент инерции движущих частей, приведенный к валу электродвигателя, кГм·сек 2 ;

d? / dt — угловое ускорение электродвигателя, рад/сек 2 .

Угловое ускорение двигателя определяется величиной и зна­ком динамического момента, который может быть ускоряющими тормозным.

При ± М ± М с > 0 угловое ускорение d?/dt >0 и, следователь­но, скорость двигателя увеличивается (динамический момент яв­ляется ускоряющим); при ±ММ с = 0 угловое ускорение d?/dt = 0 (имеет место установившийся режим работы электродви­гателя); при ±ММ с d?/dt М с . Если же М> М c , то имеет место ускоренное вращение электродвигателя, а при М М c — замедленное вращение электродвигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector