ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 201
Скачиваний: 2
ния. Потери энергии в регулировочном реостате значительны и часто превосходят потери в двигателе. Реостат получается тяжелым и большим, так как должен быть рассчитан на большой ток и рассеи вать тепловую энергию. Условия охлаждения двигателя ухудшаются, так как потери в двигателе остаются почти без изменения, а произ водительность встроенного вентилятора уменьшается.
Недостатки этого способа регулирования — малая экономич ность и ухудшение условий охлаждения ограничивают его примене ние и он может быть использован в двигателях небольшой мощности или же при кратковременном понижении скорости вращения.
Изменение направления вращения якоря двигателя. При извест ном направлении тока в проводниках обмотки якоря и полярности главных полюсов направление вращения якоря (рис. 8-2, б) может быть определено по правилу левой руки (рис. В-4). Для изменения направления вращения якоря необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или полярность главных полюсов, т. е. переключить два провода, идущие от зажимов якоря к сети, или два провода об мотки возбуждения.
8-4. Двигатель независимого возбуждения
Вэтом двигателе цепь якоря и цепь возбуждения присоединяются
кразличным источникам постоянного тока. Наиболее полно свой ства двигателя независимого возбуждения используются в агрегате
«генератор — двигатель», |
когда |
|
|||
цепь якоря двигателя Д соединена |
|
||||
непосредственно с |
цепью |
якоря |
|
||
генератора |
Г, а цепи возбужде |
|
|||
ния БД двигателя |
и ВГ генера |
|
|||
тора могут |
иметь общий источник |
|
|||
электроэнергии В (рис. 8-16). При |
|
||||
водным двигателем для генератора |
|
||||
обычно служит двигатель ПД пе |
Рис. 8-16. Схема генератор — дви |
||||
ременного тока. |
|
|
|||
А. |
Пуск |
двигателя. |
Если к |
гатель |
|
сети |
присоединены |
цепи |
якорей |
|
нескольких двигателей, то пуск одного из них осуществляется так же, как описано в § 8ГЗА, т. е. ограничение пускового тока произво дится пусковым реостатом. Для двигателей большой мощности пу сковая аппаратура получается тяжелой и дорогой, в ней расходуется много энергии в период пуска. В этом случае целесообразно исполь зовать схему рис. 8-16 и производить пуск двигателя (или нескольких двигателей, работающих в одинаковых режимах) при пониженном напряжении генератора, которое регулируется реостатом Вг в цепи возбуждения. При таком способе пуска отпадает необходимость в пу сковом реостате, снижается расход энергии и облегчается управле ние пусковой операцией.
Б. Рабочие характеристики двигателя. При номинальном напря жении на зажимах якоря и номинальном токе возбуждения рабочие
137
характеристики двигателя независимого возбуждения полностью совпадают с характеристиками двигателя параллельного возбужде ния (рис. 8-9). Такими же получаются характеристики скорости вращения якоря при различных токах возбуждения (рис. 8-10). Если для изменения наклона характеристики скорости вращения в цепь якоря включается нерегулируемое сопротивление, то в этом случае могут быть получены характеристики, аналогичные показан ным на рис. 8-10 линиями 5 и 6, однако для уменьшения расхода энергии эти характеристики целесообразно получить за счет выбора соответствующей внешней характеристики генератора.
Наличие отдельного источника для цепи якоря позволяет под держивать на зажимах якоря двигателя уменьшенное постоянное
напряжение и в этом случае |
характеристика |
скорости |
вращения |
|||||||
|
|
располагается |
ниже характеристики 1, |
снятой |
||||||
|
|
при номинальном напряжении на зажимах |
||||||||
|
|
якоря (рис. 8-17). Скорость вращения якоря |
||||||||
|
|
понижается почти пропорционально напря |
||||||||
|
|
жению (линия 2), при большой нагрузке эта |
||||||||
|
|
пропорциональность |
нарушается |
|
вследствие |
|||||
|
|
независимости |
изменения |
скорости |
вращения |
|||||
|
|
(М2 М0)г2 |
от |
напряжения (8-14). |
|
|
||||
о |
fi? |
кв км Фз2 |
|
|
||||||
В. Регулировочные |
характеристики. |
Для |
||||||||
Рис. 8-17. Характе |
двигателя |
независимого |
возбуждения |
приме |
||||||
ристики скорости вра |
нимы описанные в § 8-ЗВ способы регулиро |
|||||||||
щения |
двигателя не |
вания |
скорости вращения якоря, |
в |
обоих |
|||||
зависимого возбужде |
случаях |
получаются показанные |
на |
рис. 8-13 |
||||||
|
ния |
|||||||||
|
|
и 8-15 |
характеристики. |
Однако |
наибольшие |
преимущества двигателя независимого возбуждения проявляются при регулировании скорости вращения путем изменения напряже ния на зажимах якоря. Обычно регулирование скорости вращения ведется так, чтобы ток в обмотке якоря оставался приблизительно неизменным. При этом скорость вращения ниже номинальной изме няется напряжением на зажимах якоря при постоянном токе возбу ждения, а при скорости вращения выше номинальной — уменьше нием тока возбуждения двигателя при постоянном напряжении на зажимах якоря. На первой ступени остается постоянным вращаю щий момент двигателя, а мощность двигателя увеличивается пропор ционально скорости вращения, а на второй ступени мощность дви гателя остается постоянной, а вращающий момент изменяется об ратно пропорционально скорости вращения. Таким образом, па пер вой ступени регулирование ведется при постоянном моменте, а на второй ступени — при постоянной мощности двигателя.
Изменение направления вращения якоря двигателя производится изменением полярности генератора при помощи реостата і?г, вклю ченного по схеме делителя напряжения.
Если нагрузка на двигатель не постоянная, а резко изменяется в течение одного или нескольких оборотов якоря, то для выравнива ния скорости вращения и уменьшения мощности двигателя ПД целе
138
сообразно на общем валу ПД — Г расположить маховик М, в кото ром запасается кинетическая энергия при уменьшении нагрузки двигателя Д и возвращается при увеличении этой нагрузки. Вырав нивающее действие маховика настолько велико, что позволяет вы брать номинальную мощность двигателя IIД меньше мощности дви гателя Д (рис. 8-16). Описанная система нашла применение в шахт ных установках для подъема клетей, на металлургических заводах для привода прокатных станов, в судовых установках для вращения гребных винтов. Она позволяет получить экономичный и плавный пуск двигателя и регулирование скорости вращения в диапазоне 10 : 1. Недостатком ее является большая стоимость, поэтому та кие схемы применяются в установках большой мощности.
8-5. Двигатель последовательного возбуждения
Схема включения двигателя последовательного возбуждения показана на рис. 8-18.
А. Пуск двигателя. Для ограничения пускового тока двигателя
последовательного возбуждения |
применяется пусковой |
реостат |
РП |
||||
(рис. |
8-18) или используются |
другие способы |
|
|
|
||
понижения напряжения на зажимах двигателя, |
|
|
|
||||
например при одновременном пуске нескольких |
|
|
|
||||
двигателей их последовательное |
включение в на |
|
|
|
|||
чале пуска (см. рис. |
8-23). |
|
|
|
|
||
Б. Рабочие характеристики двигателя. Эти ха |
|
|
|
||||
рактеристики обычно рассчитываются или опре |
|
|
|
||||
деляются опытным путем при номинальном |
|
|
|
||||
напряжении на зажимах двигателя н равенстве |
|
|
|
||||
тока |
в обмотке |
якоря |
току в обмотке возбужде |
|
|
|
|
ния. |
В двигателе последовательного возбуждения |
|
|
|
|||
магнитный поток Ф5 главных полюсов зависит от |
|
|
|
||||
тока I двигателя и определяется магнитной харак |
|
|
|
||||
теристикой, с учетом |
размагничивающего дейст |
|
|
|
|||
вия |
реакции |
якоря. |
Приближенно можно счи |
|
|
|
|
тать. |
что |
|
|
Рис. |
8-18. |
Схема |
|
|
|
Фб — кфі. |
|||||
|
|
( 8 - 2 1 ) дв и гател я |
п осл е |
||||
|
|
|
|
дов ател ь н ого |
в о з |
||
Коэффициент кф при / <С 0,8 Ін остается по |
б у ж д ен и я |
|
|||||
стоянным, при |
большем токе уменьшается вслед |
|
|
|
ствие насыщения магнитной цепи и размагничивающего действия
реакции якоря. |
и (8-9) с учетом принятого допущения (8-21) |
||||
Из уравнений (3-22) |
|||||
получается |
11 |
- l r 2 |
Uс |
С2 |
(8- 22) |
п = |
- |
к Е Фз |
к Е к ф ! |
к в к ф ' |
Если не учитывать падение напряжения в цепи якоря и измене ние коэффициента кф, то скорость вращения якоря будет обратно пропорциональна току двигателя. Так же как в двигателе параллель
139
ного возбуждения, падение напряжения в цепи якоря вызывает умень шение скорости вращения, а уменьшение магнитного потока при водит к увеличению скорости вращения. Однако обе эти причины не изменяют существенно указанной зависимости.
Если в полученном выражении (8-22) заменить ток по уравне нию (4-9) с учетом уравнения (8-3), то получится уравнение харак теристики скорости
п = |
1 'Ki ис |
г |
(8-23) |
----- ----- ■" I |
, |
||
|
к Е \ к ф • I М г + ЛІ0 |
кЕ кф |
|
из которого следует, что скорость вращения якоря изменяется почти обратно пропорционально корню квадратному из вращающего мо мента. При значительном увеличении нагрузки насыщение магнит ной цепи двигателя и размагничивающее действие реакции якоря ограничивают увеличение магнитного потока и скорость вращения якоря почти не изменяется (рис. 8-19). При малой нагрузке скорость вращения якоря может достичь недопустимо большой величины и для предупреждения аварии нагрузка не должна уменьшаться ниже чет верти номинальной или необходимо обеспечить автоматическое от ключение двигателя от сети при предельной скорости вращения.
Согласно ГОСТ 183-66, двигатели последовательного возбужде ния должны выдерживать без повреждений и остаточных деформа ций превышение скорости на 20% сверх наибольшей, указанной па щитке, но не менее чем на 50% номинальной.
В двигателях малой мощности возрастающие механические по тери ограничивают скорость вращения якоря безопасной для целости якоря величиной даже при отсутствии нагрузки.
Зависимость тока двигателя от вращающего момента получается
из уравнения (4-9) с учетом уравнений (8-3) и (8-21) |
|
||
М |
1 / |
Л12+ Мо |
(8-24) |
кы Ф д |
V |
к м к ф |
|
При нагрузке двигателя свыше 0,8 номинальной уменьшение кф приводит к тому, что зависимость I = / (М2) приближается к линей ной (рис. 8-19).
Полезная мощность Р2 = М2со = Л/2-2яге/60 с увеличением на грузки увеличивается медленнее, чем вращающий момент, вследствие значительного уменьшения скорости вращения (рис. 8-19).
Подведенная мощность Рх = UCI пропорциональна току двига теля и также увеличивается медленнее вращающего момента
(рис. 8-19).
Характеристика к. п. д. ц = / (М2) имеет такой же вид, как и для ранее рассмотренных двигателей (рис. 8-19).
Перечисленные характеристики могут быть построены также и для других условий, отличных от указанных, т. е. когда напряже ние на зажимах двигателя не остается номинальным или когда ток в обмотке возбуждения не равен току в обмотке якоря за счет вклю чения реостата і?Ра последовательно с обмотками двигателя или вклю
140
чения реостатов Пшв или Еша параллельно одной из обмоток
(рис. 8-20).
Если реостат включен параллельно обмотке возбуждения, т. е. замкнут рубильник Р1 (рис. 8-20), то ток в обмотке возбуждения становится меньше, чем в обмотке якоря, и уменьшение магнитного потока приводит к увеличению скорости вращения (линия 1 на рис. 8-21).
Если реостат включен параллельно обмотке якоря, т. е. замкнут рубильник Р2 (рис. 8-20), то ток в обмотке возбуждения становится больше, чем ток в обмотке якоря, следовательно, увеличивается магнитныи поток и скорость враще ния уменьшается, особенно при малых нагрузках (линия 4,
рис. 8-21).
Рис. 8-19. Рабочие характеристи |
Рис. 8-20. Схемы регулиро |
ки двигателя последовательного |
вания скорости вращения |
возбуждения |
двигателя последовательно |
|
го возбуждения |
В обоих случаях предполагается, что на зажимах двигателя на пряжение остается номинальным.
При включенном в цепь якоря регулировочном реостате RPa падение напряжения в цепи якоря увеличивается и это приводит к понижению характеристики скорости в области больших нагрузок (линия 3).
При неизменном уменьшенном напряжении на зажимах двига теля характеристика скорости понижается почти пропорционально напряжению (линия 5). Для сравнения линией 2 показана естествен ная характеристика скорости.
В. Регулировочные характеристики двигателя. Из уравнения (8-22) следует, что скорость вращения якоря можно регулировать путем изменения тока возбуждения, напряжения сети или падения напря жения в цепи якоря.
Регулирование скорости вращения изменением тока возбуждения.
При обычной схеме включения обмоток двигателя ток в обмотке возбуждения равен току в обмотке якоря. Для изменения тока воз-
141
буждення можно включить реостат параллельно обмотке возбужде ния или обмотке якоря (рис. 8-20). При разомкнутых рубильни ках Р1 и Р2 и выведенном реостате Нра скорость вращения щ для вращающего момента М2 устанавливается по естественной характе ристике скорости (рис. 8-19 или 8-21). Если замкнуть рубильник Р1, то ток возбуждения уменьшится. Скорость вращения в первый мо мент времени останется без изменения и вследствие уменьшения э. д. с. ток в цепи якоря увеличится. Процесс будет происходить, как показано на рис. 8-12. При новом установившемся режиме ра боты ток в обмотке якоря будет больше тока двигателя до начала регулирования. Если нагрузочный момент остается неизменным, то скорость вращения изменяется почти
Рис. 8-21. Характеристики ско- |
Рис. 8-22. Регулировочная харак- |
|||
рости вращения двигателя по- |
тернстика |
п = / (/в) |
двигателя |
|
слсдовательного |
возбуждения |
последовательного |
возбуждения |
|
перболе (рис. |
8-22). Так как |
сопротивление |
обмотки |
возбужде |
ния мало, то сопротивление шунтирующего реостата также мало, следовательно, малы и потери в этом реостате. При повышении скорости вращения условия коммутации ухудшаются и ограничивают верхний предел скорости вращения якоря, который обычно не пре восходит 1,4 номинальной. Аналогичное увеличение скорости вра щения можно получить, если выполнить обмотку возбуждения сек ционированной, т. е. сделать отводы от некоторых витков катушки возбуждения и производить изменение намагничивающей силы об мотки возбуждения путем включения различного количества витков. Этот способ регулирования скорости вращения более экономичен, однако стоимость двигателя получается более высокой.
Если вместо рубильника Р1 замкнуть рубильник Р2, то ток воз буждения увеличится и это приведет к замедлению якоря, пока не наступит равновесие между вращающим и тормозным моментом при уменьшенной скорости вращения. Падение напряжения на шунти рующем обмотку якоря реостате равно напряжению сети за вычетом падения напряжения в обмотке возбуждения, поэтому потери в рео стате велики и значительно понижают к. п. д. двигателя. Продолже-
142