Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 225

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

латами, как это показано на рис. 4-18, а. Эта точка пересечения может быть также найдена как точка пересечения двух характерис­ тик, для которых регулирующий параметр принимает предельные значения: R m = 0 (динамическое торможение без дополнительного сопротивленпя в цепи якоря) и Яш = со (реостатная характеристика прп заданном значении R n).

Рис. 4-18. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения, включенного по схеме шунтирова­ ния якоря.

а — при

Яш =

var;

Яп = const;

ЯШ1 <

ЯЩ2 < Яшз; б — прп Яш = const;

 

 

 

 

Яп =

var;

ЛП1 <

ЯП2 <

Япз.

 

 

При

R n =

var

 

и Яш =

const

координаты

точки

пересечения

двух механических

 

характеристик

 

 

соц)

могут

быть найдены

аналогично предыдущему случаю

 

 

 

 

 

 

ЩШо

Дя~Ьа1.Дп1

 

 

 

■^Я+ Я2^П2 1/

 

 

 

(*ФН)2

МП= агао

(кФиГ- Мп’

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я1 = -Йш/(ЙП1 + -Кш);

я2 = -^ш/(-Кп2_Ь-^ш)-

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М 1Г

ю0 (А'Фц)2 (ях — яг) _

Uс

 

 

 

 

я1-Яп1 — Я2^П2

*~Ъ

 

 

 

 

 

 

Лщ

 

и соответственно

■^яц — — Uc/Rm.

Подставляя значение М п в (4-29), находим:

И

в этом случае координаты точек пересечения скоростных

(У н ,

cojj) и механических (Мп , <вп ) характеристик ппвариантны по

отношению к основному регулирующему параметру Д п, а значит,

185

при Лin = const и Л,, = var всо механические (и соответственно скоростные) характеристики пересекаются в- одной точке M l j,

cojj, как показано па рис. 4-1S, 6. Указанную точку можпо просто

найти п графическим путем как точку пересечения характеристик при предельных значениях регулирующего параметра: Лп = О (естественная характеристика) и Ли = со (динамическое торможение при Лд. т = Л ш).

Сопоставляя оба рассмотренных способа регулирования: Л п = = const, Лш = var н Лп — var, Лш = const, следует отметить,

что в первом из ппх при изменении регулирующего сопротивления (Лш) имеется зона, лежащая между естественной характеристикой п характеристикой при Лш -> оо, где нельзя регулировать угловую

Рис. 4-19. Схема включения (а) и соответствующие механические регулировочные характеристики (б) двигателя постоянного тока независимого возбуж­ дения при Лш + Лп = const.

скорость. Для уменьшения этой зоны следует уменьшить Лп. Вместе с тем при таком способе регулирования при снижении скорости двигателя, достигаемом уменьшением Лт , возрастает модуль жест­ кости механических характеристик. Во втором случае регулирование скорости в двигательном реяшме возмоишо без указанных ограни­ чений. но при снижении скорости уменьшается модуль жесткости механических характеристик. В связи с этим на практике регулиро­ вание скорости осуществляется путем изменения как Л„, так и Лш.

Для двигателей небольшой мощности иногда используют схему регулирования, показанную на рпс. 4-19. Там же показаны механи­ ческие характеристики при регулировании скорости. В этом слу­ чае Лш + Лп = const. Прп крайних положениях ползушкп дели­ теля напряжения модуль жесткости механических характеристик наибольший и равен модулю жесткости естественной характеристики. Напмепыпее значение модуля жесткости механических характерис­

тик имеет место при Лш — Л п = 0,5

Лд. п, когда а = 0,5:

I Р |мин= (4'Фц)2/(Л„ +

0,25ЛдЛ1),

где Лд. н — сопротивление делителя иапряжепия.

Для определения энергетических показателей рассматриваемого способа регулирования скорости необходимо найтп зависимость

186

Рис. 4-20. Скоростная харак­ теристика со (7Я) и зависимости скорости от тока в шунте п тока, потребляемого из сети, при работе двигателя постоян­ ного тока независимого воз­ буждения в схеме шунтирова­
ния якоря.

тока, потребляемою пз сети / с, от скорости. Из уравнений (4-27) можно найтн:

т _

- С

Лц+ Лш

^д.н.х.х + йЛн

7

ЦС Дп^Я

г

(4-30)

Дп

 

-(—77iU

длг.х.х

л п + л ш •Ли

где /д. и. х. х — ток делителя напряжения в режиме холостого хода двигателя.

Подставляя в полученные формулы выражеппе для 1П, выте­ кающее из (4-28)

 

1я=кФ

аа>0 — со

 

 

 

Rfi -f- aRn ’

находим:

 

 

 

/ с=

/сФн

 

 

Л п Л ш + Л ц Д я + ЛшЛя [(Лш + Ля) “ о-ЛшО)];

 

 

&Ф„

 

(4-31)

 

 

 

1ш Л„Лш + 7 ^ я + Л ш Л я(/?яШо

ЛпЮ)-

Зависимости / п (со), / с (со),

/ ш (со)

показаны на рис. 4-20.

Как следует из (4-31), режим рекуперации энергии, соответствую­ щий условию / с < 0, наступает

ПрН СКОрОСТН 0)р = 0)0 (1 + К ц/ Л ш),

т. е. рекуперация энергии имеет место при скоростях, превышаю­ щих скорость идеального холо­ стого хода па естественной харак­ теристике. В интервале скоростей

ш0

(1 +

RJRm) 3= ш ^

асо0, когда

/ я

< 0,

механическая

энергия,

преобразуемая машппой в элек­ трическую, рассеивается в ре­ зисторе /?ш.

Мощность, потребляемая схе­ мой из сети, в соответствии с (4-30) может быть определена по следующему выражению:

Рс—UCIC—17с/д „ х х-|-а?/с/я,

которое при использовании (4-27) может быть представлено в виде

Р с = г/Л .н .х .х +

+ ^ я + (ля+ ^ н ) ^ .

В последнем выражении пер­ вое слагаемое в правой части пред­

ставляет собой потери мощности в делителе напряжения при холо­ стом ходе двигателя, второе — электромагнитную мощность двига­ теля без учета механических и добавочных потерь п третье — потери-

187

мощности в сопротивлениях главных ценен Нп-|- 7 5 — -гг

 

обуслов-

 

 

_

 

 

 

 

■‘41 т ДV

 

 

ленные током якоря. Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рт

 

 

Б1Я

-

 

 

 

 

 

 

 

1 1 = -

^с^д.11.х.х +

-Ё'/ я +

(Ля + а-Яп)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя в последнее выражение значения Е н / я, выражен­

ные через

со, п производя преобразования,

находим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Дц+ Дщ) со(аы0 — м)

 

 

 

 

 

 

(Дш + Дя) С05— Д шсо0ш ’

 

 

 

 

или, переходя к относительным

 

 

 

 

единицам,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ю» (а —со*)

 

 

 

 

 

 

 

 

11= а (шр*—ш*) ’

(4-32)

 

 

 

 

где Шр* =

о)р/со0 =

1 + Л„/Лш—

 

 

 

 

относительное значение скорости,

 

 

 

 

при

которой начинается

режим

 

 

 

 

рекуперации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопоставляя полученное вы­

 

 

 

 

ражение с выражением (4-7) для

 

 

 

 

к. п. д. при реостатном регулиро­

 

 

 

 

вании, можпо заметить, что при

 

 

 

 

одном и том же значении со* имеем

 

 

 

 

%i <

Пр>

так как

(а — ш*)/а <

 

 

 

 

< (сор* — со*).

К этому

же вы­

 

 

 

 

воду можпо прийти,

анализируя

 

 

 

 

энергетические

соотношения для

 

 

 

 

главных

цепей

сравниваемых

 

 

 

 

схем,

приведенных на рис. 4-2 и

 

 

 

 

4-16.

Действительно,

при одних и

 

 

 

 

тех же значениях угловой скоро­

 

 

 

 

сти и момента двигателя, т. е.

R’uj.= Rul+ Rs

 

 

при

одинаковой

механической

 

 

мощности, ток, потребляемый нз

 

Rn.p

 

 

сети, в схеме шунтирования якоря

 

 

 

 

всегда

больше,

чем в схеме рео­

 

 

 

 

статного регулирования, на ток

 

 

 

 

шунтирующего реостата, а зна­

 

 

 

 

чит,

н

больше

потребляемая из

 

 

 

 

сети мощность.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Повышенные

потерн

мощно­

Рис. 4-21.

Схемы

включения

сти в схеме шунтирования якоря

двигателя

постоянного

тока

ограничивают

область

примене­

последовательного

возбужде­

ния данного способа

регулирова­

ния при

регулировании

его

ния. Обычно он используется

скорости путем шунтирования

для двигателей малой, реже,

 

якоря.

 

 

средней мощности при относи­

 

 

 

 

тельно

кратковременном

сниже­

 

 

 

 

ния

скорости.

В

силу

того, что

затруднительно обеспечить высокое значение модуля жесткости механических характеристик, диапазон регулирования в схемах

188

шунтирования якоря двигателя независимого возбуждения обычно нс превосходит 4—5.

Для двигателей постоянного тока с последовательны!! возбуж­ дением возможны три варпапта схем шунтирования цепи якоря, показанные на рис. 4-21. Для всех трех схем справедливы уравнения

(4-27) с той лишь разпнцей, что

в них следует

подставить Кя =

— R a -\-RB вместо Лп

для

схемы

на

рис.

4-21,

a, П'п = Дв-j- Дп

вместо R n для схемы

иа

рис. 4-21,

б и

Д" =

Rn -j- Дпп и Дщ =

= Д ш+ Д п соответственно

вместо

Дя и Лш для

схемы на рис.

4-21, в. При этом с учетом указанных обозначений можно восполь­ зоваться уравнениями скоростной и механической характеристик

ввиде (4-28) и (4-29).

Впервой схеме сопротивление Лш включено параллельно якорю п обмотке возбуждения. Поэтому 1п = / в. Уравнения для скоростной и механической характеристик в данном случае таковы

«Uc- ( R H+ aRn) 1Я

а ~

(4-33)

* Ф (/я)

aU

R ' + a R

 

(4-34)

 

М '

где

а = Д ш / ( Д п + Д щ ) '

Д Я = Д Я + Д В ;

Из полученных выражений следует, что при Д п = const и

Лш = var все скоростные, а значит, и механические характеристики

пересекаются в одной точке с координатам

/ я1 = Uc/Rn п соот­

ветственно

M j — кФ ( / я1) / я1;

 

 

Л’я^с

 

На рис. 4-22 показаны механические

характеристики при

Лп == const

и Лш = var. С уменьшением Лш стгжается угловая

скорость. При этом увеличивается модуль жесткости характеристик, что является благоприятным фактором. В случае же изменения только последовательно включенного сопротивления механические характеристики не имеют общей точки пересечения. Этот вывод следует из того, что при предельных значениях регулирующего параметра Лп = 0 и Лп = оо соответствующие механические харак­ теристики — естественная и динамического торможения — лежат

вразных квадрантах, не пересекаясь друг с другом (см. рис. 2-15, б

и2-25, б).

Рассматриваемый способ регулирования позволяет изменять скорость только в случае наличия статической нагрузки на валу двигателя. Допустимая нагрузка на валу двигателя с изменением скорости, как п при реостатном регулировании, остается постоянной, так как / я = / в. Преимущества схемы рис. 4-21, а по сравнению со схемой реостатного регулирования незначительны, тогда как по энергетическим показателям она заметно уступает последней. В связи с этпм данная схема не находит широкого практического применения.

189

Смотрите также файлы