Волченсков В.И. Исследование двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением (2011) (1244968), страница 3
Текст из файла (страница 3)
9).На построенных характеристиках n(M) показываем расчетныеточки, соответствующие тормозному моменту Мт.Далее следует показать преимущества и недостатки рассмотренного метода торможения и сделать выводы о целесообразностиего применения.Динамическое торможениеОписание процесса торможения. При выполнении динамического торможения ДПТ цепь якоря отключается от сети постоянного тока и замыкается на реостат с сопротивлением Rдоб (рис. 10).Ротор по инерции продолжает вращаться, в обмотке якоря (нароторе) наводится ЭДС Е.
Поскольку напряжение внешнего источника на обмотке якоря отсутствует, ток в цепи определяетсявыражениемIя = (–E) / (Rя + Rдоб.п + Rдоб) < 0.Ток Iя и момент М = СМФIя становятся отрицательными, моментдействует против направления вращения ротора, т. е. становитсятормозящим.
Наклон характеристики динамического торможенияопределяется суммарным сопротивлением цепи якоря (Rя + Rдоб.п ++ Rдоб).На рис. 11 точка 1 соответствует работе машины в двигательном режиме на естественной характеристике (первый квадрант).При выполнении динамического торможения рабочая точка ДПТпопадает в точку 2 на характеристике динамического торможения(второй квадрант).
Частота вращения n ДПТ начнет уменьшаться,рабочая точка будет двигаться по характеристике из точки 2 к точке 0. Этим способом возможно торможение ДПТ до n = 0.Чтобы представить вид характеристики n(M) ДПТ при динамическом торможении (2 квадрант на рис. 11) достаточно рассмотренную ранее характеристику (см. рис. 9) сместить вниз назначение n0. Полученная характеристика будет проходить черезначало координат графика n(M).14Рис. 10. Электрическая схема ДПТпри динамическом торможенииРис. 11.
Динамическое торможение ДПТРасчет характеристики n(M) при динамическом торможении. Требуется рассчитать и построить реостатную характеристикуnт(M), соответствующую динамическому торможению и проходящую через точку с координатами Мт = – Mнt и nт = nD.Расчет проводим в два этапа:а) сначала характеристику n т Е ( M ) при Rдоб = 0;б) затем реостатную характеристику nт(M) (при Rдоб ≠ 0), проходящую через точку с заданными координатами Мт и nт.Расчет характеристики nт(Mт) при Rдоб = 0.Первый этап – расчет характеристики при Rдоб = 0.Уравнение механической характеристики nтЕ(M), соответствующее динамическому торможению (при Rдоб = 0), принимает видnтЕ = –Mт(Rя + Rдоб.п) / (СЕСМФ2).Полученное выражение соответствует прямой линии, проходящейчерез начало координат.
Угол наклона ее к оси абсцисс равен углунаклона естественной характеристики n(M) ДПТ.При динамическом торможении ДПТ, работающего, например, в номинальном режиме (n = nн) без добавочного сопротивления в цепи якоря (Rдоб = 0), возникнут ток якоря Iя и тормозноймомент Мт, многократно превышающие их номинальные значения:|Iя.т| = |–Е / (Rя + Rдоб.п)| Iя.н,|Мт| = |СМ Ф Iя.т| Мн.15Второй этап – расчет реостатной характеристики nт(M) приRдоб ≠ 0.Чтобы избежать аварии ДПТ, в цепь якоря вводят ограничивающее сопротивление Rдоб ≠ 0 (см. рис.
10). При этом получают|Iя.т| = |–Е / (Rя + Rдоб.п + Rдоб)| < 2Iя.н;nт = –Mт(Rя + Rдоб.п + Rдоб) / (СЕСМФ2).Подставляя в полученное выражение для nт(Mт) числовые значения координат заданной точки (nт и Mт), через которую должнапроходить реостатная характеристика, находим значение Rдоб.На общем графике строим естественную характеристику n(M),соответствующую работе машины в двигательном режиме, и дветормозных характеристики: nтЕ(M) при Rдоб = 0 и реостатную nт(M)при Rдоб 0 (см. рис.
11). На них показываем частоты вращения,соответствующие заданному Мт.Далее показываем преимущества и недостатки рассмотренного метода торможения и делаем выводы о целесообразности егоприменения.Торможение противовключениемПрименяют две модификации торможения противовключением:а) с использованием реостатной характеристики n(M);б) с изменением полярности напряжения в цепи якоря.Торможение противовключением происходит, когда обмотки ДПТ включены дляодного направления вращения, а якорь (ротор) под воздействием внешнего моментаили сил инерции вращается в противоположном направлении.Торможение противовключением с использованием Rя.доб.
Схема включения ДПТприведена на рис. 8. Рассмотрим, как происходит процесс торможения, с помощьюграфика (рис. 12).Рис. 12. ТорможениеДопустим, лебедка поднимает груз,противовключениемкоторый создает на валу двигателя активс использованием Rдоб16ный момент сопротивления Мс = Mнt. Этому режиму на естественной характеристике n(M) соответствует точка 1. Потребовалосьгруз опустить. Момент сопротивления останется прежним и будетдействовать в том же направлении, изменятся значение и направление частоты вращения (nт < 0). На графике (см. рис. 12) этомурежиму соответствует точка 2 реостатной характеристики с координатами n = nт и M = Mс. Для получения необходимой реостатнойхарактеристики в цепь якоря вводим добавочное сопротивлениеRя.доб, обеспечивающее необходимый наклон зависимости n(M):n = U / (СЕФ) – M(Rя + Rдоб.п + Rя.доб) / (СЕСМФ2).Изменяя сопротивление Rя.доб, можно влиять на скорость опускания груза.Для торможения включаем в цепь якоря добавочное сопротивление Rя.доб (см.
рис. 8). В первый момент в силу инерции частотавращения ротора n остается неизменной, соответствующей точке 1, а двигатель начинает работать по реостатной характеристикев точке 3. Момент, создаваемый двигателем в точке 3, оказываетсязначительно меньше момента сопротивления Мс и двигатель начинает тормозиться, частота вращения n уменьшается, рабочая точкадвижется по реостатной характеристике вниз от позиции 3 к позиции 4.Если требуется прекратить подъем груза, т.
е. остановить двигатель, то необходимо в точке 4 отключить двигатель от сети.Если ДПТ не отключать от сети, движение рабочей точки продолжится по реостатной характеристике вниз до точки 2. В точке 2вращающий момент двигателя М станет равным моменту сопротивления Мс, создаваемого грузом, двигатель будет вращаться спостоянной отрицательной скоростью n = nт < 0, груз – равномерно опускаться.Работе ДПТ в режиме торможения противовключением с введением добавочного сопротивления Rя.доб в цепь якоря соответствует уравнениеnт = U / (СЕФ) – Mт(Rя + Rдоб.п + Rя.доб) / (СЕСМФ2).Подставляя в уравнение числовые значения координат рассматриваемой точки 2 (nт = –пнh2 < 0; Мт = Mнt ), определяем значение Rя.доб, обеспечивающего необходимый наклон реостатнойхарактеристики n(M).17На одном графике для сопоставления строим две характеристики n(M) ДПТ при изменении момента от 0 до 1,5Мн (см.
рис. 12):– естественную n(M) (при Rя.доб 0);– реостатную тормозную nт(M) (при Rя.доб 0).На построенных характеристиках n(M) следует показать расчетные точки, соответствующие заданному тормозному моменту Мт.Далее следует отметить преимущества и недостатки данногометода торможения и сделать выводы о целесообразности егоприменения.Торможение противовключением при изменении полярностинапряжения в цепи якоря. Другой способ торможения противовключением заключается в изменении во время работы двигателянаправления вращающего момента М на противоположное путемизменения полярности источника напряжения в цепи якоря.По закону Ампера сила F, действующая на проводник с токомI, вычисляется по формуле F [ I B]L. Здесь B – индукция магнитного поля; L – активная длина проводника с током I.
Как следует из формулы, изменить направление действующей силы F напротивоположное можно, изменив направление тока I, либо магнитного поля В.На рис. 13 приведена электрическая схема, позволяющая с помощью переключателя П менять полярность источника напряжения U в цепи якоря ДПТ. При этом в обмотке якоря изменяетсянаправление тока Iя.Предположим, первоначально двигатель работал на естественной характеристике n(M) в первом квадранте (точка 1 нарис.
14) (Rя.доб 0). Необходимо выполнить электрическое торможение ДПТ.С помощью переключателя П (см. рис. 13) меняем направление тока Iя в обмотке якоря. При этом меняются на противоположное направления силы, действующей на обмотку якоря, и вращающего момента двигателя. Этому соответствует нижняя ветвьмеханической характеристики n(M) (см. рис. 14), проходящая через точку с координатами n –n0 и М 0 и параллельная исходной естественной характеристике с точкой 1. Если при этом непринять дополнительных мер, произойдет большой скачок токаIя (–U – E) / (Rя + Rдоб.п) со всеми вытекающими последствиями.18Рис. 13.
Электрическая схема ДПТпри использовании торможенияпротивовключением с изменениемнаправления тока якоряРис. 14. Торможение противовключением при изменении направления тока якоряДля ограничения тока Iя в цепь якоря вводят добавочное сопротивление Rдоб.Вместе с током якоря (Iя < 0) меняет направление и вращающий момент М = СМФIя (точка 2 на рис. 14). Он становится тормозным (М = Мт < 0), так как теперь действует против направлениявращения ротора двигателя. Подбором Rдоб можно регулироватьзначение Iя и, соответственно, тормозной момент Мт.Рассмотрим с помощью механической характеристики n(M)(см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
