Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 191
Скачиваний: 2
Выпускаемые промышленностью двпгателп смешанного возбуж дения рассчитываются таким образом, что в номинальном режиме работы отношение и. с. обмоток возбуждения составляет
F и е з |
— |
У ^ н е з |
'л п . |
• |
о п |
р |
> |
-“1)0 |
Z)0) |
||
■н ПОС. Н |
|
w I l O C * Я. II |
|
|
|
т. е. большая часть и. с. обусловлена независимой обмоткой воз буждения Fm3 = (0,615 -г- 0,72) FB. И.
Скоростные п механические характеристики двигателя постоян ного тока смешанного возбуждения, приведенные па рис. 2-30, по своей форме приближаются к соответствующим характеристикам двигателей с независимым нлн последовательным возбужденпем
Рпс. 2-30. Скоростпыо (а) н механические (б) характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения (У?П.Я1 < У?п.я,).
в зависимости от отиошеппя и. с. обмоток возбуждения. При одина ковых номинальных мощностях н Дп.я* абсолютная величина жест кости механической характеристики двигателя смешанного воз буждения меньше, чем двигателя с независимым возбуждением, но больше, чем двигателя последовательного возбуждения. Скорость идеального холостого хода этих двигателей определяется магнит ным потоком, обусловленным действием только обмотки незави
симого возбуждения. При указанных выше значениях |
Fne3ч = |
= Днез/Дв.н поток холостого хода составляет Ф0* = |
Ф„/Фн = |
= 0,75-^0,85, чему соответствует скорость идеального холостого хода со0/сон = -1,3-5-1,6.
. Указанные значеппя со0 выше, чем соответствующие значения для двигателей с независимым возбуждением, но существенно ниже, чем для двигателей последовательного возбуждения.
Отметпм, также, что по перегрузочной способностп зтп двига тели также занимают промежуточное положенно. Если при допусти мом токе якоря I я.доп* = 2-1-2,5 наибольшие значения момента со
ставляют для двигателя с независимым возбужденпем — Л/макс* =
80
= 2 н-2,5, с последовательным Ммаис* = 2,44-3,0, то для смешан ного возбуждения MMaliCs, = 2,2 4- 2,7.
Обычно естественные скоростная и механическая характери стики двигателем смешанного возбуждения приводятся в каталогах. В тех случаях, когда они неизвестны, их можно рассчитать по фор мулам (2-34) и (2-35), пользуясь универсальной кривой намагничи вания Ф*(Л)*), приведенной на рис. 2-31. Максимальная погреш ность прп таком расчете будет иметь место при токах якоря 0,75 < < / п <С 1,5 за счет неучтенного влияния реакции якоря. Эту погреш ность можно скорректировать, если полагать, что при / п = / я.и магпнтпый поток за счет реакции якоря снижается на ДФ* ж ж 0,06. Искусственные характеристики двигателей смешанного воз буждения рассчитываются так же, как и для двигателей последова тельного возбуждения, по формуле (2-43).
Рис. 2-31. Универсаль |
Рис. 2-32. Зависимости от номиналь |
|
ная кривая намагничи |
ной мощности относительной вели |
|
вания |
двигателей посто |
чины сопротивления якорной цепи |
янного |
тока смешанного |
двигателей постоянного тока сме |
возбуждения. |
шанного возбуждения серин ДП ти |
|
|
|
хоходного (1) и быстроходного (2) |
|
|
исполнений. |
Внутреннее Сопротивление двигателя определяется величиной сопротивления собственпо обмотки якоря и дополнительных полю сов (Я„) и обмотки последовательного возбуждения (Дв.пос)- На рис. 2-32 показапа зависимость (Лп* + Яв.пос*)от мощности для двигателей смешанного возбуждеппя серии ДП.
Двигатель смешанного возбуждения может работать в тех же тормозных режимах, что и другие двигатели постоянного тока. Од нако тормозные режимы двигателя смешанного возбуждения имеют свою специфику. В частности, при рекуперативном торможении, когда со > о)0, ток якоря изменяет свое направление, что приводит к размагничиванию двигателя. В этом случае скоростная характе
ристика двигателя при со -> оо имеет |
асимптоту прп Гя.пр = |
= —Яцеи/юпос, показанную на рис. 2-30, |
а. Соответствующая часть |
характеристики является продолжением характеристики в двига тельном режиме и может рассчитываться по (2-34). Механическая же характеристика будет иметь максимум отрицательного момента и асимптотически приближается слева к оси ординат, так как прп
со |
оо /„ -*■ / я.пр, а |
Ф — 0. Значение максимального момента |
в генераторном режиме |
относительно невелико. Если аппроксп- |
81
мнровать |
левую ветвь кривой |
намагничивания (при / я < О — |
рис. 2-29) |
прямой вида |
' |
то можно показать, что наибольший момент при указанных выше
значениях Fn e |
составляет Л/т.макс = (0,3-f-0,7) М п п имеет место |
при скорости со > |
2ш0. Модуль жесткости механической характери |
стики в режиме рекуперативного торможения небольшой по вели чине. Можно увеличить жесткость механических характеристик и значения тормозного момента, если па период торможения пере ключить зажимы последовательной обмотки возбуждения. Однако это заметно усложняет схему включения главных цепей двигателя. Поэтому обычно для осуществления режима рекуперативного тормо жения последовательную обмотку возбуждения исключают из цепи
а) |
6) |
Рис. 2-33. Схемы включения двпгателя постоян ного тока смешанного возбуждения для режима рекуперативного торможения.
якоря — ее либо закорачивают, либо выключают, как показапо в схемах рис. 2-33. При этом осуществляется режим рекуператив ного торможеппя с независимым возбуждением при неполном потоке возбуждения двигателя. Механические характеристики в этом слу чае линейны и имеют вид пунктирной липни, изображенной на рис. 2-30, б. Можно показать, что при указанном переключении пере ходу в режим рекуперативного торможения соответствует резкое возрастание модуля жесткости механических характеристик. Это объясняется уменьшением сопротивления цепи якоря (/?в.пос = = 0) п отсутствием зависимости потока от тока якоря.
При рекуперативном торможении двигателей смешанного воз буждения нецелесообразно включать в цепь якоря добавочиое со противление, так как, помимо снижения экономических показате лей, это ведет к увеличению и без того высокой угловой скорости
шшо = (1>3-=-1,6) &)[,.
Режим торможеппя протпвовключопием осуществляется гак же, как и для двигателя последовательного возбуждения, т. е. в цепь якоря с целью ограничения тока вводится добавочное сопротивле ние и изменяется полярность напряжения на зажимах' якоря в соот ветствии со схемой на рис. 2-34, а. Механические характеристики при этом являются продолжением характеристик двигательного
.режима п приведены па рис. 2-34, б.
На рпс. 2-34, б показапы пмеющпо разпые по зпаку скорости пдсальпого холостого хода две пары характеристик, каждая из ко торых соответствует определенной полярности напряжения на за
82
жимах якоря двигателя. При переключении контактов В и Я про исходит изменение полярности этого напряжения.
Для двигателя смешаииого возбуждения применяется главным образом один вид динамического торможения — с независимым возбуждением. То обстоятельство, что торможение осуществляется с неполным потоком, не играет существенной роли, так как эффек тивность торможения может быть увеличена за счет роста тока якоря при уменьшении величины добавочного сопротпвленпя в его дени. Характеристики в этом случае такие же, как п у двигателя с неза-
Рис. 2-34. Схема включения двигателя постоянного тока смешанного возбуждения, предусматривающая реверс н торможение противовключенпем (а), п соот ветствующие механические характеристики (б).
висимым возбуждением (см. рнс. 2-11). Динамическое торможение с самовозбуждением оказывается малоэффективным. Торможенпе с независимым возбуждением при использовании независимой об мотки ц последовательной обмотки, включенной на напряжение сетп через добавочное сопротивленце, заметных преимуществ не дает, но вместе- с тем существенно усложняет схему, так как необходимо переключать зажимы обмотки. В связи с этим оно не применяется для двигателей смешаииого возбуждения.
2-4. МЕХАНИЧЕСКИЕ И СКОРОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Асинхронные двигатели широко применяются в про мышленности благодаря простоте их конструкции, надеж ности в эксплуатации и сравнительно низкой стоимости. Расход дефицитных цветных металлов и общая масса на единицу мощности для асинхронных двигателей /в 1,5 — 2,0 раза меньше, чем для двигателей постоянного тока. Кроме того, для питания асинхронных двигателей в подавляющем большинстве случаев не требуются пре образовательные установки, так как они получают энер
83
гию непосредственно от сетей переменного тока промыш ленной частоты.
Схема включения асинхронного двигателя в сеть п соответствующая ей однофазна^ схема замещения с вы несенным контуром намагничивания показаны на рис. 2-35.
Рис. |
2-35. Схема |
включения (а) и |
одиофазиая |
схема |
замещения |
(б) асинхронного |
двигателя |
|
с контактными кольцами. |
|
На приведенной схеме замещения приняты следующие обозначения:
t/ф — действующее значение фазного напряжения сети, В;
/ц , / 1 , 1'г — фазные токи соответственно намагничивания, обмотки статора и приведенный ротора, А;
.Ttl — индуктивное сопротивление контура намаг ничивания, Ом;
RZ — активные фазные сопротивления обмоток соот ветственно статора и ротора; последнее при ведено к обмотке статора, Ом;
Ху, х'г — индуктивные фазные сопротивления, обус ловленные полями рассеяния обмоток ста тора и ротора; последнее приведено к обмотке статора, Ом;
i?2n — приведенное к обмотке статора активное фаз ное сопротивление, включенное последова тельно в цепь обмотки ротора, Ом; имеется в виду, что в фазах включены симметричные последовательные сопротивления i?2n, по казанные в схеме на рис. 2-35, а;
84
s — скольжение двигателя, равное
|
|
|
(2-46) |
со — угловая |
скорость ротора, |
рад/с; |
|
со0 — угловая |
скорость поля двигателя, назы |
||
ваемая синхронной, рад/с: |
|
||
|
са0 = 2n fjp , |
(2-47) |
|
где / х — частота напряжения |
питающей |
сети, Гц; |
|
р — число пар полюсов |
двигателя. |
|
Рассматриваемая схема замещения асинхронного двига теля получена при определенных допущениях. В част ности, ее параметры считаются не зависящими от режима работы, не учитываются насыщение магнитопровода, до бавочные потери, а также влияние пространственных и временных высших гармонических составляющих н. с. обмоток статора и ротора.
^ л я вывода уравнения механической характеристики целесообразно рассмотреть баланс мощности в двигателе. Электромагнитная мощность Р 12, передаваемая ротору от статора вращающимся магнитным полем, определяется электромагнитным моментом М, развиваемым двигателем, и равна = Жсо0. Здесь, как и ранее, считается, что электромагнитный момент двигателя приблизительно равен моменту на его валу, т. е. не учитываются механические потери.^/.
Мощность, передаваемую ротору, можно разделить на две составляющие: мощность, преобразуемую в механи ческую jРм, п мощность потерь ДРЭЛ.2 в роторе. Первая составляющая может быть определена следующим обра зом: Рм == М со. Вторая составляющая представляет собой электрические потери в обмотках ротора и потери на перемагнпчивапие ротора. Как правило, потери в стали ротора существенно меньше электрических потерь, в связи с чем первыми можно пренебречь. Тогда
Р12 — Р&I “Ъ Ai3эл2
ИЛИ
М щ = Ма>+ ДРэл2-
Отсюда
Д.Рэл2 — /К"(cl)q со) — A7c0qS. |
(2-48) |
85