Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 184
Скачиваний: 2
для напряжения, тока якоря и потока возбуждения приняты те же величины, что и для двигателей с незави симым возбуждением. Следует обратить внимание на то, что при / я* > 1 момент, развиваемый двигателем последо вательного возбуждения, возрастает в большей степени, чем ток якоря, т. е. М* > / я*. Это свойство является одним из достоинств рассматриваемых:. двигателей. На рис. 2-14, а для сравнения пунктиром показана зависи мость Мн.в* (7Я*) для двигателей с независимым возбуж дением. При одной и той же перегрузке по току якоря
Рис. 2-14. Универсальные завпспмостп для двигателей постоянного
тока последовательного возбуждения серии ДП а — М * (In*) и
Ф*(/я*); б - Ф* (М*).
двигатель последовательного возбуждения развивает боль ший момент, чем двигатель независимого возбуждения, что объясняется ростом потока возбуждения с увеличением тока якоря в первом из них (при /я* > 1 также Ф* > 1). В частности, при обычно допустимых значениях тока якоря / я.доп* = 2 — 2,5 момент М* = 2,4 н- 3,0.
Из рис. 2-14, а можно сделать вывод, что момент и поток двигателя связаны однозначно, т. е. для двигателя после довательного возбуждения можно построить кривую Ф* (Л/-*), показанную на рис. 2-14, б. Последнее озна чает, что при построении механических характеристик не обязательно пользоваться двумя кривыми Ф (/„) и М (7Я);
можно |
воспользоваться |
лишь зависимостью |
Ф (М), за |
|
писывая (2-35) в виде |
|
|
|
|
|
ис |
я |
М |
(2-35а) |
|
“ кФ(М) |
|||
|
[/сФ (М)\- |
|
|
|
3 |
М. Г. Чиллкпн |
|
|
65 |
Следует отметить, что здесь пе случайно подчерки вается необходимость использования зависимости Ф (7,г), а не кривой намагничивания Ф (7и), так как первая из них соответствует работе машины в схеме последователь ного возбуждения, что позволяет автоматически учесть реакцию якоря при изменении 7Я. Кривая же Ф (7В) соот ветствует изменению потока от тока возбуждения при отключенном якоре двигателя.
При увеличении тока якоря увеличиваются ток воз буждения и момент двигателя, что в соответствии с (2-34) и (2-35а) приводит к снижению его скорости. Для полу чения более подробного представления о характеристиках двигателя последовательного возбуждения можно вос пользоваться кусочно-линейной аппроксимацией кривой намагничивания Ф (7Я). Ее начальный участок (7Я„. =sS 0,3) может быть с достаточной точностью аппроксимирован
прямой |
Ф = а11п. |
(2-36) |
|
|
|||
Тогда зависимость |
Ф (М) |
может быть |
представлена |
в виде |
|
|
|
Ф = У |
'^ М. |
(2-37) |
|
Подставляя (2-36) в (2-34) и (2-37) в (2-35а), получаем: |
|||
|
ис |
|
|
со: ка11я |
|
(2-38) |
|
со = |
ис |
|
|
—г~-----------(2-39) |
|
||
|
Yka^I |
■ |
|
Таким образом, при малых нагрузках, когда 1Я%sg: 0,3 и М %^ 0,15, скоростная и механическая характеристики представляют собой кривые гиперболического типа, одной из асимптот которых является ось ординат. Вторую асимп тоту рассматривать не имеет смысла, так как она соот ветствует 7Я-> оо и оо, т. е. таким величинам тока якоря и момента, которые лежат за пределами аппрок симации. Из (2-38) и (2-39) следует, что при 7П-> 0 и М — 0, т. е. при идеальном холостом ходе, скорость двигателя неограниченно *возрастает (со->оо). В дей ствительности скорость двигателя даже при идеальном холостом ходе будет конечной, так как при 7Я-> 0 имеем
ФФостНаличие остаточного потока определяет сле
66
дующую -величину скорости идеального холостого хода:
ис
®0 _ /сФ0СТ ' |
|
|
Обычно Фост* = 0,02 -г- 0,09, в связи с чем <г>0 |
может |
|
в десятки раз превышать |
номинальную скорость |
двига |
теля. Такое превышение |
значения скорости двигателя |
|
Рис. 2-15. Скоростные (а) и механические (б) характеристики двигателей постоянного тока последовательного возбуждения.
недопустимо по условиям прочности коллектора и бан дажей, крепящих обмотку • якоря. Для выпускаемых промышленностью двигателей последовательного возбуж дения кратность допустимой максимальной скорости ,к номинальной составляет не более 4. В связи с этим огра ничивается область применения рассматриваемых элек тродвигателей. Их нельзя применять для привода меха низмов, у которых возможен режим холостого хода с малыми потерями. В частности, для устранения условий
3* |
67 |
возникновения разноса в приводах с двигателями после довательного возбуждения недопустимо применение ре менных, клиноременных и цепных передал.
Из (2-38) и (2-39) следует, что начальные участки скоростной и механической характеристик двигателя име ют большую крутизну (рис. 2-15), т. е. относительно небольшим изменениям нагрузки соответствуют значи тельные изменения скорости. Поэтому при малых нагруз ках жесткость механической характеристики невелика.
Для определения значения р следует решить (2-39) от- , носптельно момента
ка.Щ
М = --------_____
(*“1“ + * яв)3 ‘
Отсюда
а2 (kaxUс)а
н(ka^ + R ^ f ‘
Из последнего выражения следует, что жесткость механической характеристики изменяется. По мере сни жения скорости растет модуль абсолютной жесткости характеристик.
Второй участок линейной аппроксимации характери стики намагничивания Ф (/„) соответствует значениям тока якоря / Я!|. > 1 ,3 и > 1,4. Для этого участка справедливы следующие соотношения:
ф = ф„ + а 2/ я; |
(2-36а) |
Ф = ®°(1 + У1 + £М), |
(2-37а) • |
где с = 4ov'M4i.
Используя (2-36а)- н (2-37а), можно уравнения харак теристик двигателя представить в виде
и с _____________ г . |
(2-38а) |
||
к (Фо + а аЛ9 |
к (Ф0 + а,2/ я) я’ |
||
|
|||
2Uc |
М |
(2-39а) |
|
“ ~ Ш 0(1 + Vi+IM) |
к'-Ф1 (1+1/ Г+р7)2 М ’ |
|
|
Из последних формул следует, что и в этом случае крутизна скоростной и механической характеристик за висит от нагрузки, но уже в меньшей степени, чем на начальном участке, так как а 2^ а х. При полном насы щении машины (а2 -> 0) уравнения характеристик двига
68
теля последовательного возбуждения (2-38а) и (2-39а) становятся аналогичными уравнениям характеристик дви гателя независимого возбуждения (2-7) и (2-9). Таким образом, в зоне больших нагрузок, когда 1„.м > 1,3, M.Y> 1,4, скоростные и мехапические характеристики двигателя последовательного возбуждения близки к пря мым (рис. 2-15). Из последних уравнений также следует, что крутизна характеристик возрастает при увеличении сопротивления в цепи якоря двигателя.
Для определения жесткости механической характе
ристики |
при |
больших нагрузках найдем зависимость |
М (со): |
|
л, ,( ^ с - ^ Ф о ) № + Ф0«ях) |
|
|
|
|
|
(«./•«+ Rя2)2 |
Тогда |
|
|
Р = |
- /с 2 |
(azUс+ Ф0Т?я2) • |
|
|
(«/'“ + Лях)2 |
Жесткость механической характеристики и в этом случае является переменной величиной, зависящей от скорости, но в отличие от начального участка механичес кой характеристики здесь она меняется относительно меньше и ее модуль существенно больше. При увеличении нагрузки, когда сс2 — 0, жесткость характеристик ста новится постоянной, так как [3 — (кФ0)2Шях-
Таким образом, механическая характеристика двига теля последовательного возбуждения представляет собой кривую с переменной крутизной, причем крутизна умень шается по мере увеличения нагрузки двигателя. В этом заключается и определенное достоинство рассматриваемого двигателя: оператор, управляющий электроприводом, име ет возможность по величине скорости косвеипо судпть о загрузке механизма. Кроме того, если выполнение рабочих операций осуществляется при скорости, близкой к номинальной, то выполнение вспомогательных операций в режиме холостого хода механизма (но не двигателя) автоматически происходит при повышенных значениях скорости.
На 'основании (2-34) и (2-35а) можно построить се мейство скоростных и механических характеристик при различных значениях Лп%и CJc. Из этого семейства харак теристик принято выделять естественные характеристики со (/я) и со (М ) при Uа = t/л и Т?я2 = Rn + Да, а также
69
