Файл: Рекус, Г. Г. Элементы автоматизированного электропривода учебное пособие.pdf

Момент электродвигателя изменяется и становится тормозным:

F __U

— М = КФ1 = КФ —— g — — (2,26)

х\

Вгенераторном режиме двигатель работает с отдачей энергии

всеть.

Так как в этом режиме момент имеет отрицательное значение, а направление скорости вращения осталось прежним, то механи­ ческие характеристики в генераторном режиме с отдачей энергии в сеть располагаются во II квадранте и будут являться продолже­ нием механических характеристик двигательного режима, распо­ ложенных в I квадранте (рис. 2,4). Уравнение механической ха­ рактеристики двигателя в этом случае примет вид:

На рис. 2.7 представлены механические характеристики электро­ двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в дви­ гательном и генераторном режиме с отдачей энергии в сеть, из которых видно, что при заданном добавочном сопротивлении в цепи якоря наклон механических характеристик в генераторном и двигательном режимах одинаков.

Подобный режим работы возможен в приводе механизма подъема мостового крана, когда двигатель включен на спуск,

Рис, 2-7. Механические характеристики электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения в двигательном и генераторном рекуперативном режиме

34

а груз имеет такой вес, что электродвигатель может развить чис­ ло оборотов, превышающее число оборотов идеального холосто­ го хода.

Тормозной режим противовключения возникает в том случае, когда двигатель включается на одно направление вращения, а статический момент, создаваемый нагрузкой, превышает момент двигателя и направлен в противоположную сторону (например, при подъеме большого груза мостовым краном), что заставляет его вращаться в противоположном направлении. Это приведет не к подъему, а к спуску груза. Под действием значительного статического момента сопротивления скорость двигателя сни­ жается, становится равной нулю, направление вращения двига­

Характеристики электродвигателя в режиме противовключе­ ния располагаются в системе координат в IV квадранте, так как скорость двигателя в сравнении с двигательным режимом имеет отрицательное значение. Тормозные характеристики являются естественным продолжением двигательного режима.

Для ограничения тока якоря в этом режиме в якорную цель двигателя вводится дополнительное сопротивление гд. При этом мощность, подводимая к двигателю из сети Рэ = UI и мощность, развиваемая движущимися элементами механизма Ры = Е1, пре­ образуются в электрическую и расходуются на нагрев в допол­ нительном сопротивлении гд и в обмотке якоря:

Этот режим часто применяется для быстрого торможения и из­ менения направления вращения — реверса двигателя. Изменение направления вращения двигателя постоянного тока осуществляет­ ся путем изменения полярности напряжения на зажимах якоря или обмотки возбуждения двигателя. Наибольшее применение получил способ изменения направления вращения двигателя из­ менением полярности на зажимах обмотки якоря, изменение по­ лярности обмотки возбуждения не получило широкого приме­ нения вследствие значительного времени торможения в этом слу-

35

п

Рис. 2-8. Механические характеристики электродвигателя постоянного тока па­ раллельного возбуждения в двигатель­ ном режиме и в режиме противовключения

чае по сравнению с временем торможения при переключении об­ мотки якоря из-за значительной электромагнитной постоянной времени обмотки возбуждения, определяемой ее индуктивностью.

В рассматриваемом случае характеристики электродвигателя располагаются во втором квадранте (+ и; — М). Здесь двигатель продолжает вращаться по инерции в том же направлении, а мо­ мент направлен против направления движения.

На рис. 2,8 показаны механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения в режиме противовключения.

Динамическое торможение возникает при отключении якоря двигателя от сети и замыкании его на сопротивление (или на­ коротко). Обмотка возбуждения при этом включена в сеть. Схема включения двигателя постоянного тока при динамическом тор­ можении показана на рис. 2,9. Поскольку в режиме динамическо­ го торможения двигатель продолжает вращаться по инерции в прежнем направлении в этом случае двигатель будет работать как генератор.

При этом ток якоря изменит свое направление и будет опре­

36

Рис. 2-9. Схема включения элек­ тродвигателя по­ стоянного тока параллельного возбуждения при динамическом торможении

Момент изменит свой знак и станет тормозным, вместо двига­ тельного:

Механические характеристики электродвигателя в режиме ди­ намического торможения располагаются во II квадранте, выходят из начала координат и представляются в виде прямых линий (рис. 2,10), При этом с увеличением величины добавочного сопро­ тивления механические характеристики в тормозном режиме смещаются по часовой стрелке относительно начала координат.

Рис. 2-10. Механические ха­ рактеристики электродви­ гателя постоянного тока параллельного возбужде­ ния при динамическом тор­

можении.

Из рис. 2,10 и уравнения (2,32) видно, что по мере уменьшения скорости вращения электродвигателя для поддержания постоян-

37

ства тормозного момента необходимо уменьшать величину доба­ вочного сопротивления гд в цепи якоря.

Динамическое торможение в настоящее время находит широ­ кое применение для плавной остановки соответствующей испол­ нительной машины.

§4. Механические характеристики электродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Электродвигатели постоянного тока последовательного воз­ буждения имеют обмотку возбуждения, которая включается последовательно с обмоткой якоря (рис. 2,11), поэтому магнит­ ный поток здесь в большой степени зависит от нагрузки. Ско­ ростная характеристика двигателя последовательного возбужде­ ния может быть получена из уравнения электрического равно­ весия напряжений, для рассматриваемой схемы по второму за­ кону Кирхгофа.

Рис. 2-11. Схема включения элек­ тродвигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Уравнение скоростной характеристики имеет такой же вид, как и соответствующая характеристика электродвигателя парал­ лельного возбуждения:

При работе в пределах участка кривой намагничивания, считая, что магнитный поток пропорционален току якоря Ф = /, выра­ жение для моментной характеристики может быть записано в виде:

3.8

С учетом (2,34), выражение (2,33) может быть в другой форме:

Подставляя в уравнение (2,35) значение тока из уравнения (2,34), получим выражение для механической характеристики двигателя последовательного возбуждения:

Анализ последнего выражения показывает, что механическая характеристика электродвигателя постоянного тока последова­ тельного возбуждения представляет собой гиперболу, ветвь ко­ торой асимптотически приближается к оси ординат при возраста­ нии скорости вращения (рис. 2,12) вследствие чего происходит резкое изменение скорости двигателя при изменении момента нагрузки в области малых нагрузок.

Рис. 2-12. Естественная меха­ ническая характеристика элек­ тродвигателя постоянного то­ ка последовательного возбуж­ дения

При отсутствии нагрузки на валу двигатель идет в разнос, поэтому электродвигатели последовательного возбуждения ис­ пользуются главным образом в том случае, когда отсутствует возможность его работы вхолостую, без нагрузки.

Механические характеристики рассматриваемых электродви­ гателей благоприятны для использования этих двигателей в ка­ честве привода электрифицированных механизмов подъемно-

39

транспортных машин (мостовые краны различный электрифици­ рованный транспорт и т. д.).

Построение характеристик двигателей постоянного тока после­ довательного возбуждения производятся обычно графо-аналити­ ческим способом.

Искусственные характеристики строятся обычно по каталож­ ным данным, в которых приводится и естественная в виде универ­ сальной характеристики для серии двигателей данного типа.

В отличие от двигателей постоянного тока параллельного воз­ буждения для двигателей последовательного возбуждения воз­ можны два тормозных режима: режим торможения противовключения и режим динамического торможения. Что касается рекуперативного торможения, то для двигателей последователь­ ного возбуждения оно не осуществимо, так как противоэлектродвижущая сила всегда меньше приложенного к двигателю нап­ ряжения.

Режим противовключения возникает при изменении полярности обмотки якоря двигателя, при сохранении направления тока в об­ мотке возбуждения неизменным. При этом поскольку э. д. с. и напряжение в режиме противовключения направлены согласно, то ток якоря, определяемый выражением:

будет достигать значительно большей величины, чем номиналь­ ное значение. Для ограничения тока якоря и момента двигателя в режиме противовключения последовательно с якорем включает­ ся дополнительное сопротивление.

Механические характеристики в режиме противовключения

Подобный режим торможения применяется главным образом для механизмов передвижения кранов, а также механизмов пово­ рота. Для механизмов подъема этот режим торможения не при­ меняется. Для этого используются другие способы торможения.

Динамическое торможение возникает в том случае, когда дви­ гатель, отключенный от сети вместе с обмоткой возбуждения замыкается на дополнительное сопротивление. Ток в обмотке возбуждения при этом должен сохранять свое направление, что является необходимым условием для самовозбуждения. При данном сопротивлении цепи якоря машина самовозбуждается

40