Регулировочные свойства двигателей последовательного возбуждения

3.7 Регулировочные свойства двигателей последовательного возбуждения

Также как и для двигателя независимого возбуждения для ДПВ используются то следующие способы регулирования скорости:

а) изменением добавочного сопротивления в цепи якоря ;

б) изменением напряжения в цепи якоря;

в) изменением тока возбуждения двигателя (шунтирование обмотки якоря и обмотки возбуждения).

3.7.1 Регулирование скорости изменением сопротивления в цепи якоря двигателя

Выводы, относящиеся к данному способу регулирования, его достоинствам и недостаткам, к показателям регулирования, будут те же, что и для двигателя независимого возбуждения. При изменении сопротивления  скорость регулируется вниз от основной (рис. 3.15). С увеличением сопротивления жесткость характеристики снижается. Способ характеризуется большими потерями. При малых нагрузках практически невозможно регулировать скорость. Регулирование скорости ступенчатое с малым диапазоном регулирования. Несмотря на малую экономичность, способ регулирования скорости широко применяется в крановых и тяговых устройствах, т.к. он является одним из простейших для двигателей последовательного возбуждения, применяемых в этих приводах, а также потому, что работа этих установок происходит с перерывами.

3.7.2 Регулирование скорости изменением напряжения на зажимах двигателя

Изменение напряжения на зажимах двигателя можно осуществить питанием двигателя от специального регулируемого преобразователя, либо параллельно – последовательным включением двигателя (для тяговых механизмов) (рис. 3.16). Т.е. этот способ может применяться только для многодвигательных электроприводов, когда один механизм (или рабочая машина) приводится в движение несколькими двигателями. Регулирование осуществляется вниз от основной скорости с постоянным моментом. Способ экономичный. Регулирование скорости ступенчатое (3 – 4 ступени).

Рекомендуемые материалы

Рис. 3.16 Схема включения и механическая характеристика при изменении напряжения на зажимах двигателя.

Изменение напряжения на зажимах двигателя можно осуществить питанием двигателя от специального регулируемого преобразователя, либо параллельно – последовательным включением двигателей (для тяговых механизмов) (рис.3.16). Т.е. такой способ может применяться только для многодвигательных электроприводов. Регулирование осуществляется вниз от основной скорости с постоянным моментом. Способ регулирования экономичный.

3.7.3 Регулирование скорости двигателя последовательного возбуждения шунтированием обмотки якоря.

Для двигателей постоянного тока последовательного возбуждения возможны три варианта схем с шунтированием цепи якоря.

1. Схема с шунтированием якоря с последовательной обмоткой возбуждения. (рис. 3.17)

Для данной схемы справедливы следующие уравнения:

              (3.20)

Преобразовывая эти уравнения, можно получить следующие уравнения электромеханической и механической характеристик двигателя.

,

,

где .

Из полученных выражений и построенных характеристик (рис. 3.18) следует, что при R_п=const и R_ш=var. Все скоростные и механические характеристики пересекаются в одной точке с координатами

 и скоростью .

С уменьшением R_ш снижается угловая скорость. При этом увеличивается модуль жёсткости характеристик. Если же изменяется величина R_п механические характеристики не имеют общей точки, т.к. при R_п=0 и R_п=∞ соответствующие характеристики (естественная и динамического торможения) лежат в разных квадрантах, не пересекаясь друг с другом.

Рассмотренный способ позволяет регулировать скорость только при наличии М_с на валу двигателя с допустимой нагрузкой М_с=М_н=const. Преимущества данного способа перед реостатным регулированием незначительны. В то же время способ имеет худшие энергетические показатели. Поэтому схема не имеет широкого применения.

2. Схема с шунтированием якоря двигателя (рис. 3.19)

Для данной схемы управления электромеханической и механической характеристики будут иметь вид:

где

      .

Характеристики при R_п=var и R_ш=const представлены на рис. 3.20.

Анализ характеристик показывает, что в рассматриваемой схеме возможно регулирование скорости в двигательном режиме вниз от основной. Модуль жесткости выше, чем при реостатном регулировании. Допустимый момент, как правило, меньше номинального (). Данный способ применяется для регулирования скорости двигателя в зоне низких скоростей непродолжительное время.

3. Схема с расположением обмотки возбуждения последовательно с шунтирующим сопротивлением (рис. 3.21).

Уравнения электромеханической и механической характеристики

где

.

Характеристики представлены на рис. 3.22.

Достоинством данной схемы является то, что она позволяет осуществить плавный переход из двигательного режима в тормозной без изменения направления вращения и получить значительный тормозной момент. В связи с этим данная схема часто используется для регулирования скорости двигателя приводов подъёмных механизмов, кранов.

4. Регулирование скорости шунтированием обмотки возбуждения (Рис. 3.24)

Для данной схемы можно записать следующие уравнения

Отсюда

Скоростные характеристики представлены на рис. 3.25.

Скорость двигателя возрастает при уменьшении R_ш. регулирование скорости вверх от основной. Модуль жесткости характеристики снижается. Диапазон регулирования скорости невысокий.

3.7.4 Электромеханические и регулировочные свойства двигателей смешного возбуждения.

Схема включения двигателя представлена на рис. 3.26. Двигатель имеет две обмотки возбуждении: параллельно ОВШ (независимую) и последовательно ОВС. Намагничивающая сила главных полюсов

Результирующий магнитный поток

Зависимость результирующего магнитного потока смещена влево за счёт . При полностью размагниченном двигателе ,

При разных соотношениях практически нельзя использовать универсальные статические характеристики. Выпускаемые промышленностью двигатели смешанного возбуждения обычно имеют

1.6÷2.6,

т.е

Электромеханические и механические характеристики двигателя смешанного возбуждения по своей форме приближается к соответствующим характеристикам двигателей с независимым или последовательным возбуждением в зависимости от отношения намагничивающей силы обмоток возбуждения. Они могут быть представлены следующими выражениями:

,                                               (3.21)

                     (3.22)

М_мах=0.3÷0.7М_н

Проведём анализ этих характеристик. Скорость идеального холостого хода двигателя определяется магнитным потоком, обусловленным действием только параллельной обмотки возбуждения. Жесткость механической характеристики ниже, чем у двигателя независимого возбуждения, но выше, чем у двигателя последовательного возбуждения.

При указанных ранее соотношениях МДС обмоток поток холостого хода составляет

и скорость идеального холостого хода

где

Момент на валу двигателя

Двигатели смешанного возбуждения выполняются с насыщенной магнитной системой, поэтому пропорциональности между током якоря и потоком последовательной обмотки не существует. Аналитическое выражение характеристики довольно сложно для практического применения.

Вследствие этого характеристики двигателей смешанного возбуждения строятся с помощью универсальной характеристики аналогично характеристикам двигателя последовательного возбуждения, представленной на рис. 3.29.

Двигатель смешанного возбуждения имеет естественную характеристику с перепадом скорости, равным примерно  при нагрузках от нуля о номинальной и   - в диапазонах нагрузки от номинальной до двойной, т.е. довольно значительные падения скорости при малых нагрузках и малые – при больших. Это объясняется тем, что при больших значениях потока последовательной обмотки наступает насыщение магнитной системы двигателя и снижение скорости происходит в основном из-за падения напряжения в цепи якоря.

Расчёт и построение реостатных характеристик двигателей смешанного возбуждения выполняются так же, как и для двигателей последовательного возбуждения.

Двигатель смешанного возбуждения может работать в тех же тормозных режимах, что и другие двигатели постоянного тока. Однако тормозные режимы двигателей смешанного возбуждения имеют свою специфику. В частности при рекуперативном торможении, когда , ток якоря изменяет своё направление, что приводит к размагничиванию двигателя. В этом случае электромеханическая характеристика двигателя при ω ∞ имеет асимптоту при (рис. 3.28)

Соответствующая часть характеристики является продолжением характеристики в двигательном режиме. Механическая же характеристика будет иметь максимум отрицательного момента и асимптотически приближается к оси ординат.

Момент двигателя.

При токе якоря , магнитном потоке , скорости , , т.е ось скорости является асимптотой механической характеристики. Т.к. при ,  то на интервале скорости  момент принимает экстремальное значение , а механическая характеристика вид кривой (рис. 3.28).

"Набеги викингов" - тут тоже много полезного для Вас.

Следовательно, при рекуперативном торможении ток в цепи якоря изменит направление на обратное. Поэтому магнитный током последовательной обмотки будет направлен встречно , что вызовет резкое увеличение скорости привода в генераторном режиме при возрастании тока якоря.

Чтобы избежать этого при переходе в генераторный режим, с рекуперацией энергии, последовательную обмотку отключают или шунтируют. Точно также поступают с последовательной обмоткой возбуждения при динамическом торможении. Механические характеристики двигателя в этих режимах представлены на рис. 3.30.

Режим торможения противовключением осуществляется так же, как и для двигателя последовательно возбуждения, т.е. в цепь возбуждения, т.е. в цепь якоря, с целью ограничения тока, вводятся добавочные сопротивления, и изменяется полярность напряжения на зажимах двигателя. Механические характеристики являются продолжением характеристик двигательного режима.

Для двигателя смешанного возбуждения применяется только один вид динамического торможения с независимым возбуждением.

Регулирование скорости двигателя смешанного возбуждения может осуществляться вами характерными для двигателя постоянного тока способами, связанными с изменением магнитного потока, напряжения и сопротивления резистора в цепи якоря.

Примечания. Из-за относительно высоких технико-экономических показателей двигателя смешанного возбуждения (высокая стоимость, повышенные масса, габариты и расход материалов) электрический привод с двигателем смешанного возбуждения применяется относительно редко.