Vikupautomsk.ru

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

Электрическая схема двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

32. Основные схемы включения дпт. Независимое возбуждение

Обмотка возбуждения подключается к независимому источнику. Характеристики двигателя получаются такие же, как у двигателя с постоянными магнитами. Скорость вращения регулируется сопротивлением в цепи якоря. Регулируют ее и реостатом (регулировочным сопротивлением) в цепи обмотки возбуждения, но при чрезмерном уменьшении его величины или при обрыве ток якоря возрастает до опасных значений. Двигатели с независимым возбуждением нельзя запускать на холостом ходу или с малой нагрузкой на валу. Скорость вращения резко увеличится, и двигатель будет поврежден.

Схема независимого возбуждения

Остальные схемы называют схемами с самовозбуждением.

Параллельное возбуждение

Обмотки ротора и возбуждения подключаются параллельно к одному источнику питания. При таком включении ток через обмотку возбуждения в несколько раз меньше, чем через ротор. Характеристики электродвигателей получаются жесткими, позволяющие использовать их для привода станков, вентиляторов.

Регулировка скорости вращения обеспечивается включением реостатов в цепь ротора или последовательно с обмоткой возбуждения.

Схема параллельного возбуждения

Последовательное возбуждение

Обмотка возбуждения включается последовательно с якорной, по ним течет один и тот же ток. Скорость такого двигателя зависит от его нагрузки, его нельзя включать на холостом ходу. Но он обладает хорошими пусковыми характеристиками, поэтому схема с последовательным возбуждением применяется на электрифицированном транспорте.

Схема последовательного возбуждения

Смешанное возбуждение

При этой схеме используются две обмотки возбуждения, расположенные попарно на каждом из полюсов электродвигателя. Их можно подключить так, чтобы потоки их либо складывались, либо вычитались. В результате двигатель может иметь характеристики как у схемы последовательного или параллельного возбуждения.

Схема смешанного возбуждения

Для изменения направления вращения изменяют полярность одной из обмоток возбуждения. Для управления пуском электродвигателя и скоростью его вращения применяют ступенчатое переключение сопротивлений

33. Характеристика дпт с независимым возбуждением.

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) В этом двигателе (рисунок 1) обмотка возбуждения подключена к отдельному источнику питания. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат rрег, а в цепь якоря — добавочный (пусковой) реостат Rп. Характерная особенность ДПТ НВ — его ток возбуждения Iв не зависит от тока якоря Iя так как питание обмотки возбуждения независимое.

Схема двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)

Рисунок 1

Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения (дпт нв)

Уравнение механической характе­ристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеет вид

где: n — частота вращения вала двигателя при холостом ходе. Δn — изменение частоты вращения двигателя под действием механической нагрузки.

Из этого уравнения следует, что механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) прямолинейны и пересекают ось ординат в точке холостого хода n (рис 13.13 а), при этом изменение частоты вращения двигателя Δn, обусловленное изменением его механической нагрузки, пропорционально сопротивлению цепи якоря Rа =∑R + Rдоб. Поэтому при наименьшем сопротивлении цепи якоря Rа = ∑R, когда Rдоб = 0, соответствует наименьший перепад частоты вращения Δn. При этом механическая характеристика становится жесткой (график 1).

Механические характеристики двигателя, полученные при номинальных значениях напряжения на обмотках якоря и возбуждения и при отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря, называют естественными (график 7).

Если же хотя бы один из перечисленных параметров двигателя изменен (напряжение на обмотках якоря или возбуждения отличаются от номинальных значений, или же изменено сопротивление в цепи якоря введением Rдоб), то механиче­ские характеристики называют искусственными.

Искусственные механические характеристики, полученные введением в цепь якоря добавочного сопротивления Rдоб, называют также реостатными (графики 7, 2 и 3).

При оценке регулировочных свойств двигателей постоянного тока наибольшее значение имеют механические характеристики n = f(M). При неизменном моменте нагрузки на валу двигателя с увеличением сопротивления резистора Rдоб частота вращения уменьшается. Сопротивления резистора Rдоб для получения искусственной механической характеристики, соответствующей требуемой частоте вращения n при заданной нагрузке (обычно номинальной) для двигателей независимого возбуждения:

где U — напряжение питания цепи якоря двигателя, В; Iя — ток якоря, соответствующий заданной нагрузке двигателя, А; n — требуемая частота вращения, об/мин; n — частота вращения холостого хода, об/мин.

Частота вращения холостого хода n представляет собой пограничную частоту вращения, при превышении которой двигатель переходит в генераторный режим. Эта частота вращения превышает номинальную nном на столько, на сколько номинальное напряжение Uном подводимое к цепи якоря, превышает ЭДС якоря Ея ном при номинальной нагрузки двигателя.

На форму механических характеристик двигателя влияет величина основного магнитного потока возбуждения Ф. При уменьшении Ф (при возрастании сопротивления резистора rpeг) увеличивается частота вращения холостого хода двигателя n и перепад частоты вращения Δn. Это приводит к значительному изменению жесткости механической характеристики двигателя (рис. 13.13, б). Если же изменять напряжение на обмотке якоря U (при неизменных Rдоб и Rрег), то меняется n, a Δn остается неизменным [см. (13.10)]. В итоге механические характеристики смещаются вдоль оси ординат, оставаясь параллельными друг другу (рис. 13.13, в). Это создает наиболее благоприятные условия при регулировании частоты вращения двигателей путем изменения напряжения U, подводимого к цепи якоря. Такой метод регулирования частоты вращения получил наибольшее распространение еще и благодаря разработке и широкому применению регулируемых тиристорных преобразователей напряжения.

Схема включения и статические характеристики двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением

Особенностью двигателей постоянного тока является то, что ток якоря (ток нагрузки) одновременно является и током возбуждения. Известно, что магнитный поток зависит от тока возбуждения по нелинейному закону .

Схема включения двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Зависимость магнитного потока от тока возбуждения в двигателе постоянного тока с последовательным возбуждением.

Чтобы определить зависимость между скоростью вращения и током якоря аппроксимируем нелинейную зависимость в линейную.

Подставим формулу электромеханической характеристики в уравнение.

Прежде чем построить электромеханическую и механическую характеристики этого двигателя, проведем анализ формул электромеханической и механической характеристик. При токе якоря, стремящемся к нулю и моменту двигателя, стремящемся к нулю, угловая скорость ω стремится к бесконечности. Отсюда ось скорости будет являться асимптотой и электромеханической и механической характеристик двигателя.

Рассмотрим второй случай: Ток якоря Iа стремится к бесконечности, момент стремится к бесконечности, следовательно:

Линия ωа будет представлять собой вторую асимптоту и электромеханической и механической характеристик.

Читать еще:  Шипение при запуске двигателя на холодную

Электромеханическая и механическая характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением.

Ток короткого замыкания и момент короткого замыкания превышают номинальные значения примерно в 10 раз, поэтому работа в этой точке приведет к разрушению двигателя.

Особенностью характеристик двигателя с последовательным возбуждением состоит в том, что при токе якоря, близком к нулю, и моменте, близком к нулю, скорость двигателя стремиться к бесконечности, начинается разнос двигателя. А так как характеристики не пересекают ось скорости, у двигателя постоянного тока отсутствует точка холостого хода.

Двигатели постоянного тока последовательного возбуждения можно применять только для тех электроприводов, у которых отсутствует режим холостого хода, то есть их нельзя приводить в действие при отсутствии нагрузки на валу.

Если рассмотреть энергетические режимы работы электродвигателей, то у двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением отсутствует режим рекуперативного возбуждения, то есть режим работы генератора параллельно с сетью. Это связано с тем, что ЭДС двигателя меньше напряжения сети, из чего следует, что характеристика не может перейти во второй квадрант.

Как видно из характеристики, режим короткого замыкания возможен теоретически, но недопустим практически, так как ток короткого замыкания и момент короткого замыкания настолько велики, что приводят к разрушению электрической машины.

Исследование двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1. Цель работы

Изучить конструктивные особенности двигателя и принцип его работы. Научиться практически определять рабочие характеристики и уметь регулировать частоту вращения двигателя. Объяснять характеристики, полученные в ходе лабораторной работы.

2. Краткие сведения об объекте исследования

Двигатели постоянного тока в основном используются в приводах, требующих регулирования частоты вращения в широком диапазоне. Существенным недостатком двигателей постоянного тока является наличие щеточно-коллекторного устройства, которое снижает надежность двигателя. В зависимости от способа включения обмоток возбуждения и якоря различают следующие типы двигателей постоянного тока: двигатели параллельного возбуждения, двигатели последовательного возбуждения; двигатели смешанного возбуждения.

Пуск двигателей можно осуществлять тремя способами: непосредственным включением, если двигатель малой мощности; включением пускового реостата; снижением питающего напряжения.

В лаборатории пуск осуществляется третьим способом, т. е. изменением питающего напряжения с помощью лабораторного автотрансформатора (ЛАТР). Пуск заканчивается, когда напряжение на двигателе достигнет номинального значения. При этом необходимо следить, чтобы машина не пошла “в разнос”, т. е. не превысила числа оборотов nмах=1,5nн . Снижение оборотов будет при увеличении момента на валу машины.

Способы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока можно получить, анализируя формулу:

(1)

где U подводимое к двигателю напряжение; IR a— падение напряжения в цепи якоря;

Ф — основной магнитный поток на полюс; ce — постоянный коэффициент, зависящий от конструктивных данных двигателя;

. Регулировать частоту вращения можно следующими способами:

изменением напряжения, подводимого к двигателю; изменением сопротивления цепи якоря; изменением магнитного потока.

Для двигателя с последовательным возбуждением первый способ возможен при наличии автономного источника питания, допускающего регулирование напряжения – ЛАТР.

Второй способ регулирования частоты вращения предусматривает введение добавочного сопротивления Rд последовательно в цепь якоря (см. рис. 3). При этом увеличивается падение напряжения I(Ra + Rд) подводимое к якорю напряжение уменьшается, вследствие чего частота вращения двигателя уменьшается.

При третьем способе регулирования параллельно цепи обмотки возбуждения включают шунтирующий реостат Rш, снижая сопротивление которого, увеличивают ток шунта, а ток возбуждения уменьшается на основании первого закона Кирхгофа. Поток Ф — уменьшается, частота вращения при этом будет увеличиваться. Этот способ является экономичным, так как потери в реостате невелики.

Изменение направления вращения двигателя может быть осуществлено путем изменения направления тока либо в обмотке возбуждения, либо в обмотке якоря. Одновременное изменение направления тока и в обмотке якоря, и в обмотке возбуждения, не дает изменения направления вращения якоря двигателя.

В результате взаимодействия токов в проводах обмотки якоря с магнитным полем в воздушном зазоре возникает электромагнитный момент

, (2)

где см=0,975 се .

При установившихся режимах работы (п=сопst) электромагнитный момент уравновешивает статический момент сопротивления на валу

M = Mс

Мс = М0 + М2 (3)

где М0 — момент, обусловленный механическими и магнитными потерями

М2 — двигателя; полезный момент нагрузки.

Для того, чтобы увеличить ток якоря, увеличивают тормозной момент на валу двигателя, что приводит к снижению частоты вращения, и как следствие, к уменьшению ЭДС якоря Еа и согласно выражению

(4)

ток якоря возрастет. Это вызовет, согласно формулы (2), увеличение момента. Ток якоря будет возрастать до такого значения, при котором момент двигателя станет равным сумме полезного тормозного момента М2 и момента холостого хода М0 (3). Эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимости частоты вращения п полезного момента М2 потребляемого тока Ia и коэффициента полезного действия h от полезной мощности Р2 при U=const (рис. 1).

А. Скоростная характеристика.

Для выяснения вида зависимости n = f(P2), которая называется скоростной характеристикой, обратимся к формуле (1). Напряжение U постоянно. Ток возбуждения Iв при последовательном соединении равен току якоря. Последний, при увеличении нагрузки, т. е. момента на валу будет возрастать, что приведёт к уменьшению числии увеличению знаменателя (Ф – возрастает) и частота вращения двигателя будет резко снижаться. Скоростная характеристика является гиперболической. Такие характеристики принято называть мягкими. При значительном увеличении нагрузки, по мере насыщения магнитной цепи, характеристика приобретает более прямолинейный характер.

Необходимо обратить особое внимание на то, что при значительном уменьшении нагрузки и тем более при полном ее сбросе двигатель резко увеличивает частоту вращения (идет «в разнос»). Поэтому двигатель последовательного возбуждения нужно использовать для привода механизмов, которые позволяют создать некоторую нагрузку при пуске и не требуют разгрузки до холостого хода при работе.

Б. Моментная характеристика.

М2 = f (Р2) при U = const

Электромагнитный момент М двигателя определяется по формуле (2). При незначительном насыщении стали Ф º Ia и М = с¢м I2 , т. е. моментная характеристика двигателя последовательного возбуждения представляет собой квадратичную параболу.

По мере увеличения тока якоря наступает насыщение магнитной системы двигателя и увеличение электромагнитного момента замедляется. При большом насыщении стали, когда магнитный поток мало увеличивается, момент двигателя становится почти пропорциональным току якоря.

Двигатели последовательного возбуждения развивают большой начальный пусковой момент и имеют «мягкую» механическую характеристику. Благодаря этим особенностям, двигатели последовательного возбуждения получили широкое применение в качестве тяговых двигателей на электроподвижном составе и в качестве приводных двигателей в подъемных механизмах.

Читать еще:  Вибрация двигателя на холостых оборотах мазда

В. КПД двигателя.

h = f ( P2 ) при U=const

Коэффициент полезного действия двигателя постоянного тока определяется по формуле

При изменении режима работы двигателя меняется подводимая мощность P1 и мощность потерь энергии å p поэтому меняется и КПД.

При теоретическом холостом ходе, когда Р2=0, h = 0. При увеличении нагрузки КПД сначала быстро увеличивается до максимального значения, а затем начинает уменьшаться.

Коэффициент полезного действия двигателя достигает максимального значения hmax при такой нагрузке, когда постоянные потери равны переменным потерям.

Механические характеристики двигателя представляют зависимости:

n =f ( M2 ) при U=const и (Ra + Rд ) = const

На рис. 2 изображены механические, токовые и характеристики КПД двигателя последовательного возбуждения, снятые при отсутствии(естественная характеристика) и наличии добавочного сопротивления Rд (искусственная характеристика).

Угол наклона механической характеристики зависит от величины добавочного сопротивления Rд, включенного в цепь якоря. При одном и том же моменте на валу двигателя, чем больше будет добавочное сопротивление, тем меньше будет напряжение на зажимах якоря, тем меньше будет частота вращения двигателя.

Регулировочные характеристики двигателя представляют зависимости:

а) n = f(U) при М2 = const;

б) n = f(Iв ) при U = const и М2 = const.

Первая характеристика дает возможность судить о том, как будет изменяться частота вращения двигателя при изменении напряжения на зажимах якоря и постоянной величине полезного момента на валу двигателя.

Вторая характеристика показывает, как изменится частота вращения двигателя при изменении тока возбуждения или изменения магнитного потока двига

Описание схемы. На рис.3 показана схема, собранная на испытательном стенде. При включении выключателя Рс напряжение попадает на автотрансформатор ЛАТР, который является регулируемым источником питания стенда.

Регулятор “ МАШИНА” изменяет напряжение в пределах ¸ 250 на входе схемы стенда. А регулятор “ ТОРМОЗ ” изменяет напряжение на зажимах катушек тормозного устройства стенда. Он не должен находиться в нулевом положении, т. к. при пуске надо иметь какое-то значение момента, чтобы двигатель не пошёл в разнос ( ток при пуске должен быть в пределах 9 ¸ 11 А). Исходя из конструкции стенда, пуск осуществляется способом изменения напряжения на зажимах двигателя от нуля до номинального.

Переменный ток выпрямляется с помощью диодных выпрямителей: ВУд и ВУт.

3. Содержание работы

1. При исследовании двигателя снять и построить:

1) рабочие характеристики:

I, n, M2, h = f(P2 ) при U=const

2) механические, токовые и КПД характеристики:

n, I, h = f(M2 ) при U=const и Rд =0;

n, I, h = f(M2 ) при U=const и (Ra + Rд) =const.

3) регулировочные характеристики:

а) п = f(U ) при М2 =const ;

б) п = f(Iв ) при U =const и М2 =const .

1. Ознакомиться с конструкцией электродвигателя и электромагнитного тормоза или нагрузочного устройства, записать данные заводского щитка, число главных и добавочных полюсов, способ охлаждения.

2. Разобраться со схемой (рис. 3), определив назначение приборов и аппаратов.

3. Осуществить пуск двигателя. Перед пуском двигателя убедиться, что регулятор «МАШИНА» находится в нулевом положении и введён регулятор электромагнитного тормоза (устройство для измерения вращающего момента).

4. Снять и построить рабочие характеристики двигателя:

I, n, M2, h = f(P2 ) при U=const

Для этого необходимо пустить двигатель в ход, нагрузить его до I = 1.2 Iн и, постепенно разгружая, записать показания приборов в табл. 1, сняв 5 ¸ 6 замеров. Частота вращения двигателя при наименьшей нагрузке не должна превышать 1,5 пн.

Расчет мощности Р1 , Р2 и момента М2 выполнять по следующим формулам:

а) мощность, потребляемая двигателем Р1 = U I ;

б) полезная мощность на валу двигателя P2 = M2 w , где р/с, М2 – Нм ;

Моделирование и исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения с последовательной стабилизирующей обмоткой

Лабораторная работа «Исследование двигателя постоянного тока параллельного возбуждения с последовательной стабилизирующей обмоткой возбуждения».

Лабораторная работа создана для студентов, изучающих дисциплины «Электрические машины», «Переходные процессы в электрических машинах». Модель реализована в MATLAB&Simulink на основе дифференциальных уравнений машины постоянного тока. Модель двигателя постоянного тока в отличие от стандартных встроенных моделей реализована с учётом нелинейности кривой намагничивания и нелинейной реакции якоря. Студент имеет возможность регулировать напряжение, нагрузку и сопротивления в цепях якоря и возбуждения.

Целью работы является изучение рабочих свойств и переходных процессов электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения с последовательной стабилизирующей обмоткой возбуждения в цепи обмотки якоря.

Описание интерфейса

Интерфейс лабораторной работы представлен на рисунке 1. В лабораторной работе предусмотрены регуляторы напряжения и момента сопротивления, показатели токов, напряжения, момента сопротивления и частоты вращения ротора, а также регуляторы сопротивлений в цепях возбуждения (Rв) и якоря (Rпр).

Рисунок 1. Интерфейс лабораторной работы.

Принципиальная схема стенда для исследования ДПТ параллельного возбуждения показана на рис. 2.

Рисунок 2. Электрическая схема стенда для исследования характеристик двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Электродвигатель имеет цепь якоря, в которой последовательно включены обмотка якоря (ОЯ), обмотка добавочных полюсов (ОДП) и пускорегулирующий реостат RПР. Параллельно цепи якоря включена цепь возбуждения, в которой последовательно соединены обмотка параллельного возбуждения (ОШ — обмотка шунтовая) и реостат RB для регулирования тока возбуждения. В цепь якоря и цепь возбуждения включены амперметры, параллельно цепи якоря — вольтметр. Нагрузкой двигателя имитирует действие электромагнитного тормоза (ЭМТ).

Математическая модель двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Переходный электромеханический процесс в ДПТ параллельного возбуждения с последовательной стабилизирующей обмоткой в цепи якоря (рис. 3) при пренебрежении действием вихревых токов в элементах магнитопровода описывается системой из трёх дифференциальных уравнений (ДУ) первого порядка, включающих два уравнения равновесия напряжений для цепей якоря и возбуждения и уравнение движения якоря (уравнение моментов):

где U = Uн — номинальное напряжение сети, В; t — время, с; Ф = (Фм ‒ Фр.я) — результирующий магнитный поток, Вб; Фм = (Фв + Фс) — поток намагничивания, обусловленный магнитными потоками обмоток: возбуждения (ОВ) Фв и стабилизирующей (ОС) Фс, Вб; Фр.я — магнитный поток реакции якоря, Вб; iя = (U ‒ E ‒ Lяdiя/dt ‒ 2pσwcdФ/dt) /rя и iв = (Fμ/wв ‒ iяwc/wв) – токи в цепях якоря и возбуждения, A; Fμ = (Fв + Fc) — намагничивающая магнитодвижущая сила (МДС), созданная МДС обмоток: ОВ Fв = iвwв и ОС Fc = iяwc, A; wc и wв — числа витков обмоток ОС и ОВ соответственно; Е = СеnФ — ЭДС обмотки якоря (ОЯ), В; Мэ = СМФiя — электромагнитный момент двигателя, Н·м; Мс — момент сопротивления (нагрузки), Н·м; СМ и Сe — конструктивные постоянные двигателя; (Rя + rп) = rя — суммарное сопротивление в цепи якоря, включающее сопротивления обмоток ОЯ и ОС Rя и пусковое сопротивление rп, Ом; (Rв + Rд) = rв — суммарное сопротивление в цепи возбуждения, включающее сопротивление обмотки ОВ Rв и добавочное сопротивление rд, Ом; n = (U ‒ iяrя ‒ Lяdiя /dt ‒ 2pσwcdФ/dt) /(CeФ) = 30ω/π — частота вращения ротора, об/мин; ω = 2πn/60 = n/9,55 — угловая частота, 1/с; Lя — индуктивность в цепи якоря, Гн; J — суммарный момент инерции якоря и нагрузки, кг·м2; 2р — количество полюсов; σ — коэффициент рассеяния главных полюсов.

Читать еще:  Ваз 2114 почему греется двигатель при скорости

Рисунок 3. Электрическая схема двигателя постоянного тока.

Зависимость потока намагничивания Фμ = f(Fμ) является нелинейной функцией одной переменной МДС Fμ, а зависимость потока реакции якоря Фр.я = f(iя,iв) — нелинейная функция двух переменных ‑ токов iя и iв.

Индуктивность Lя зависит от насыщения магнитной цепи машины и в общем случае является переменной величиной, учёт зависимости которой значительно усложняет решение системы дифференциальных уравнений ДУ (1). В работе принимается, что индуктивность Lя равна среднему значению индуктивности за время переходного процесса. В этом случае система ДУ (1), записанная в нормальной форме Коши, имеет вид:

При исследовании переходных процессов используются относительные единицы (о.е.), позволяющие выводить на экран дисплея одновременно нескольких сопоставимых результатов решения ДУ и проводить их сравнительный анализ. Кроме этого количественная оценка результатов, полученных на двигателе одной мощности, может быть распространена на двигатели других мощностей аналогичной серии. В качестве базисных величин в данном случае целесообразно использовать номинальные значения: токов якоря iя.н и возбуждения iв.н, А; результирующего потока Фн, Вб; частоты вращения якоря n, об/мин; результирующей МДС Fн = iв.нwв, А, момента Мн, Н·м. Тогда в о.е. все величины ДУ будут безразмерны и равны:

i*я = iя /iя.н;
i*в = iв /iв.н;
Ф* = Ф/Фн;
Ф*μ = Фμ/Фн;
Ф*р.я = Фр.я/Фн;
n* = n/nн;
F* = F/Fн;
F*μ = Fμ/Fн;
М*э = Мэ/Мн;
М*с = Мс/Мн.
Система ДУ (2) в о.е., приведенная к виду, удобному для моделирования, запишется следующим образом:


где коэффициенты при переменных соответственно равны:

a3 = rя/Lя = (Rя + rп)/Lя;

a6 = rвiв.н/(2pσwвФн) = (Rв + rд) iв.н /(2pσwвФн);

а7 = 9,55СмФнiя.н /(Jnн) = 9,55Мн /(Jnн);

а9 = iя.нwc /(iв.нwв);

Ф* = (Ф*μ ‒ Ф*р.я) — результирующий поток;

F*μ = f(Ф*μ) — нелинейная зависимость МДС намагничивания от потока;

Ф*р.я = f(i*я, i*в) — нелинейная зависимость потока реакции якоря;

i*в = (F*μ ‒ a9i*я) — ток возбуждения;

М*э = Ф*i*я — электромагнитный момент;

Мс — момент сопротивления;

U — приложенное к двигателю напряжение.

Методические указания

1. Моделирование переходного электромеханического процесса в исследуемом ДПТ требует задания нелинейной зависимости МДС намагничивания Fμ от потока намагничивания Ф*μ в табличном виде, которая в о.е. измерения F*μ = f(Ф*μ) приведена в табл. 1.


2. Зависимость Фр.я = f(iя, iв) — нелинейная функция от токов iя и rв, реализация которой на ПК вызывает значительные трудности. Поэтому в работе использован переход от функции двух переменных Фр.я = f(iя, iв) к функции одной переменной Фр.я = f(iя), построенной для среднего значения тока iв в области iвmin

Электродвигатели с последовательным и со смешанным возбуждением

Электродвигатель с последовательным возбуждением имеет применение в качестве пускового для запуска автомобиля (стартера), в некоторых крановых устройствах и в мощных экскаваторах. Во всех этих устройствах допустимо значительное изменение частоты вращения при изменении тормозного момента на валу. Характеристики M = f ( Р 2 ) и n = f ( Р 2 ) при
U = const этого двигателя показаны на рис. 4-30, а схема его включения — на рис. 4-31.
Обмотка возбуждения двигателя соединяется последовательно с обмоткой якоря,и ее сопротивление r с такого же порядка, как и r я, т. е. невелико. Поэтому пусковой реостат в схеме так же необходим, как и в других двигателях постоянного тока. .
Ток двигателя при работе равен:

При малых токах [около (25—50%) I н] поток машины пропорционален току и

т. е. момент, пропорционален квадрату тока.При больших нагрузках на валу ток I близок к I н, сердечник машины насыщается и момент становится пропорционален току I .

Частота вращения двигателя

с увеличением нагрузки резко падает так как одновременно увеличивают Φ и I ( r я + r с). Такая характеристика называется м я г к о й.
При нагрузках, меньших (25—30%) Р 2н, электродвигатель вращается с недопустимо большой скоростью вследствие малого-значения магнитного потока. Такой режим не допускается ввиду опасности механического повреждения якоря.
Электродвигатель со смешанным возбуждением, имеющий последовательную и параллельную обмотки возбуждения, расположенные на общих полюсах, обладает частично свойствами двигателей параллельного и последовательного возбуждения. Обе обмотки соединяются так, чтобы их м. д. с, а значит, и потоки Φ ш и Φ с складывались. Такое соединение называется согласным.
Тогда

Электродвигатели этого вида применяются, когда скоростная характеристика должна быть несколько более жесткой, чем у двигателей с последовательным возбуждением. Они применяются как приводные двигатели трамвая, метро, электровоза, электропоезда, для электроприводов с использованием маховиков (ножницы, прессы и др.). Энергия вращающегося маховика может быть использована для привода механизма только при уменьшении его скорости. При ударной нагрузке электродвигатель с мягкой характеристикой стремится снизить скорость, благодаря чему запасенная маховиком кинетическая энергия передается исполнительному механизму. Работа с маховиком позволяет подобрать электродвигатель на меньшую мощность.
Второй случай, применения последовательной обмотки это в двигателях параллельного возбуждения с малым воздушным зазором между якорем и полюсами и большой величиной тока якоря, приходящейся на единицу окружности якоря. В таких двигателях размагничивающее действие реакции якоря на частоту вращения больше, чем влияние падения напряжения в якоре [формула (4-19)]. Скорость такого двигателя с увеличением нагрузки не падает, а нарастает (рис. 4-26, кривая 2), что недопустимо. Если двигатель снабдить дополнительной последовательной (стабилизирующей) обмоткой, то работа его станет более устойчивой.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector