Энергетические режимы электропривода с двигателем независимого возбуждения
2.6 Энергетические режимы электропривода с двигателем независимого возбуждения
Рассмотренные выше характеристики двигателя независимого возбуждения в различных режимах позволяют однозначно определить для любой точки характеристик в плоскости 
, энергетический режим электропривода, т. е. направление потока энергии и значение соответствующей ему электрической или механической мощности. При этом условимся, что при совпадении направления момента и скорости, получаем положительный знак механической мощности 
. Данный случай будет соответствовать двигательному режиму, при котором энергия поступает в машину от внешнего источника и отдается механической нагрузке. При отрицательном знаке мощности происходит противоположное направление потока энергии.
Что касается электрической мощности 
, то при ее положительном знаке (направление ЭДС 
и тока совпадают) энергия из сети передается нагрузке, подключенной к ней. Отрицательный знак энергии свидетельствует об обратном потоке электрической энергии.
Условимся также вначале, что 
, 
и 
. В этом случае скорость 
принимает значения, соответствующие определенной механической характеристике, а ток якоря и момент определяются:
,
.
Рассмотрим возможные энергетические режимы двигателя (рис.2.13).
Рис. 2.13 Энергетические режимы электропривода при питании якоря от источника ЭДС
Рекомендуемые материалы
1. Идеальный холостой ход двигателя (точка 1). При этом режиме 
; 
; 
. Энергия в системе привода не циркулирует, потерь в якорной цепи теоретически нет. Потери в цепи возбуждения: 
во всех рассматриваемых режимах. Эта энергия затрачивается на создание магнитного поля машины.
2. Двигательный режим работы. Если к двигателю приложить тормозной момент (
), то скорость машины уменьшится и привод перейдет в двигательный режим II. При этом
;
;
;
;
;
.
Электрическая энергия, потребляемая машиной из сети за исключением потерь 
, преобразуется в механическую энергию, передаваемую на вал двигателя, т.е.
.
Направление потока энергии показано стрелками: от сети через преобразователь к электрической машине (
) и от нее к механизму (
). Часть энергии, пропорциональная моменту, теряется в сопротивлении якорной цепи 
.
3. Режим короткого замыкания двигателя. Этот режим достигается при постепенном увеличении момента и достаточно крутопадающей характеристике.
При 
и 
имеем
;
;
;
;
.
В этом случае вся энергия, получаемая от электрического источника, рассеивается в сопротивлении якорной цепи. При больших напряжениях источника 
и малых значениях 
этот режим может достигаться при токах, превышающих допустимые значения, поэтому такой режим нежелателен для двигателя.
4. Тормозной режим противовключения. Данный режим может быть достигнут при активном статическом моменте при 
, 
. Вместе с изменением знака скорости изменяется и знак ЭДС Е, которая действует согласно с напряжением сети (
), определяя ток в якорной цепи:
.
Следовательно
;
;
.
Энергия от электрического источника 
и с вала двигателя 
( преобразуется в
) рассеивается в сопротивлении якорной цепи 
. В этом случае двигатель работает в генераторном режиме последовательно с сетью.
Следовательно, рассмотренный режим весьма неэффективен в энергетическом отношении.
5. Рекуперативный режим торможения. Этот достигается в случае, когда под действием груза или внешних сил скорость двигателя превышается скорость идеального холостого хода 
.
В этом случае 
; 
. В результате ток якоря и момент двигателя изменяют свой знак
.
Момент
становится тормозным и двигатель переходит в генераторный режим параллельно с сетью. Энергия с вала двигателя преобразуется в электрическую и передается в сеть.
.
Этот режим называют рекуперативным торможением, т.е. торможением с возвратом энергии в сеть или генераторным режимом работы параллельно с сетью, т.е. сеть (преобразователь) и электрическая машина включены параллельно на некоторый внешний потребитель энергии.
6. Режим динамического торможения
Обратите внимание на лекцию "1.3. Развитие идей Файоля в трудах его последователей".
В этом случае работающий двигатель (
) отключается от сети и якорь машины замыкается на резистор 
. Ток якоря определяется только величиной ЭДС якоря
;
;
.
Вся энергия, поступающая в машину с вала двигателя, вращаемого внешним активным моментом, рассеивается в резисторе 
и
. Двигатель работает в генераторном режиме независимо от сети.
Таким образом, энергетические режимы и их характер однозначно определяются участком механической характеристики, на котором работает двигатель.
