Брандина Электрические машины (529639), страница 13
Текст из файла (страница 13)
4.14, .кривая 1).Аналитическое выражение характеристик холостого хода с учетомуравнений (4.3), (4.19) имеет видFBiW(4.21)n = CE B BRµRµгде iB и WB - ток и число витков обмотки возбуждения.С ростом тока возбуждения растет насыщение магнитной цепи ивеличина Rµ , а рост ЭДС соответственно замедляется.Микромашины обычно работают на ненасыщенном участкехарактеристики холостого хода.Снятие характеристики холостого хода опытным путем проводят примонотонном уменьшении тока возбуждения от максимального значения,соответствующего Е ≈ 1,3 UН, до нуля (ie = 0). Остаточная ЭДС Еост приiB = 0 наводится потоком остаточного намагничивания из-за явлениягистерезиса (остаточного магнетизма) в материале полюсов и ярма.Обычно Еост- = 2 ...5% U н.Приведенную характеристику холостого хода (кривая 2) получаютпутем смещения оси координат на величину ∆,.
Для машин мощностьюменее 1 кВт, сняв одну ветвь х.х.х., меняют полярность обмоткивозбуждения на обратную и монотонно увеличивая ток до iR max .E = C E ФН n = C EАналогично снимают восходящуюветвь характеристики, получивполную петлю. На практикепользуются средней кривой.По характеристике холостогохода определяется ток возбужденияiB ,соответствующий номинальномунапряжению UH.Характеристика холостого ходапозволяет определить коэффициентнасыщения магнитной системыABРИС.
4.14(рис.4.14), характеризующийKµ =ACстепень отклонения х.х.х. от линейной зависимости. Коэффициент K µобычно определяется для номинальной ЭДС E H = U H + I H Ra + 2∆U ЩДля большинства генераторов нормального исполнения R =1,2...1,35.б) Нагрузочные характеристики при номинальном токеU = f (iB ) при I=Iн , n = nHНагрузочные характеристики генераторадолжны сниматься, как и х.х.х., примонотонном изменении тока возбуждения отбольшего значения к меньшему.Этихарактеристикиобычноснимаютсяпринезависимом и смешанном возбуждении(согласное включение обмоток). Нагрузочнаяхарактеристикагенератораприпараллельном возбуждении практически нерис.4.15отличается от аналогичнойхарактеристики принезависимомвозбуждении. На рис.
4.15 представлены нагрузочныехарактеристики генератора при независимом (кривая 2) и смешанномвозбуждении (кривая 3), здесь же приведена х.х.х. (кривая 1).Нагрузочная характеристика генератора независимого возбуждениясмещается по отношению к характеристике холостого хода вниз навеличину падения напряжения в якорной цепи ∆U Я (4.9) и вправо навеличину тока возбуждения,необходимого для компенсацииразмагничивающего действия поперечной реакции якоря ∆Fяq .
Присмешанном возбуждении характеристика смещается влево на величинуМДС последовательной обмотки FC . При достаточно большой величинеFC нагрузочная характеристика может располагаться левее и вышехарактеристики холостого хода. По нагрузочным характеристикам приU = U H можно определить номинальные значения тока возбуждения принезависимом и смешанном возбуждении генератора.4.2.2.2. Внешние характеристикиU = f (I ) при RЦВ = RBH иn = nHВнешние характеристики - это зависимости напряжения генератораU от тока нагрузки I :U = f(I) при нерегулируемом токе возбуждения, т.е.при постоянном сопротивлении цепи обмотки возбуждения RЦВ = const.Наибольшийпрактическийинтереспредставляетвнешняяхарактеристика при таком RЦВ , которое обеспечивает номинальноенапряжение при номинальном токе нагрузки, т.е. при RЦВ = RBH .Внешние характеристик генератора снимаются при независимом,параллельном и смешанном способах возбуждения.
Эти характеристикидолжны сниматься при уменьшении тока нагрузки. Вид внешниххарактеристик показан на рис. 4.16.Прииспытаниигенераторанезависимого возбуждения (кривая 1)условие RЦВ = const приводит к условиюрис.4.16iВ= iВН = const и с изменением токанагрузки напряжение U изменяется из-задействиядвухфакторов:падениянапряжения вякорной цепи ∆U Я (4.9) и размагничивающего действия реакции якоря ∆Fяq .. Припараллельном возбуждении ток возбуждения определяется величиной напряжения генератора и не остается постоянным. С изменениемтокавозбужденияизменяетсявеличинамагнитногопотока,индуктируемая им ЭДС якоря и напряжение на зажимах U .
Такимобразом,припараллельномвозбуждениидействует,кромевышеназванных факторов ∆U Я и ∆Fяq , третий фактор -изменение токавозбуждения iВ. Поэтому действие тока якоря на величину выходногонапряжения проявляется в большей степени.При смешанном возбуждении генератора последовательная обмоткакомпенсирует перечисленные факторы. При достаточно большой МДСпоследовательной обмотки внешняя характеристика может иметь видкривой 3, рис.4.16.По внешним характеристикам можно определить изменениенапряжения ∆U при изменении нагрузки от номинальной до холостогохода:∆U =U0 −UH100%UHингде U 0 - напряжение генератора при холостом ходе.4.2.2.3.
Регулировочные характеристикиiB f ( I ) ) при U = U H и n = nHРегулировочные характеристики - это зависимости тока возбужденияiВ от тока нагрузки I: iH f (I ) при постоянном напряжении U генератора.Наибольший интерес представляет характеристика, снятая приноминальном напряжении генератора U = U H . Регулировочныехарактеристики обычно снимаются при независимом и смешанномвозбуждении. При параллельном возбуждении регулировочнаяхарактеристикааналогичнахарактеристикепринезависимомвозбуждении. Регулировочные характеристики также, как и внешние,снимаются при уменьшении тока нагрузки от номинального до нуля. Впроцессе снятия характеристики ток возбуждения изменяют так, чтобынапряжение оставалось номинальным.Вид характеристик показан на рис.4.17.При независимом возбуждении нахарактеристику (кривая 1) влияютпадение напряжения в якорной цепи∆U Я и размагничивающее действиепоперечной реакции якоря ∆Fяq .Нелинейность характеристики зависитот степени насыщения магнитнойсистемы генератора.При смешанном возбуждении генерарис.4.17тора вид характеристики (кривая 2)зависит от величины МДС последовательной обмотки возбуждения FC.При значительной МДС FC ток возбуждения iВ при нагрузке может бытьменьше, чем при холостом ходе.По регулировочным характеристикам для каждого способавозбуждения определяется изменение тока возбуждения при изменениинагрузки от номинальной до нуля∆iB =iBH − iB 0100%iB 04.2.3.
Особенности генератора параллельного возбужденияПреимущество генератора параллельного возбуждения состоит втом, что он не требует постороннего источника постоянного тока возбудителя, так как обмотка возбуждения питается непосредственно снапряжения якоря . Самовозбуждение генератора параллельноговозбуждения возможно не всегда и происходит при соблюденииопределенных условий:а) наличия остаточного магнитного потока полюсов ФОСТ = 2 - 5% ФЯ;б) правильного подключения концов обмотки возбуждения (правильнойполярности) или правильного направления вращения, так чтобыдальнейшее увеличение тока возбуждения совпадало по направлению спервоначальным;в) сопротивление цепи возбуждения RЦВ при данной частоте вращениядолжно быть ниже некоторого критического значения или частотавращения при данном RЦВ должна быть выше некоторой критическойвеличины.Процесс самовозбуждения протекает следующим образом .Небольшая ЭДС, индуктируемая в якоре остаточным магнитнымпотоком Фост, вызывает в обмотке возбуждения малый ток iВ.
Приправильной полярности включения обмотки возбуждения этот токвызывает увеличение потока полюсов и , следовательно, увеличениеЭДС, которая в свою очередь обуславливает дальнейшее увеличение iВи т.д.Напряжение на обмотке возбужденияU B = i B R B + LB(4.22)diB- ЭДС самоиндукции;dtи RB - индуктивность и сопротивление цепи возбуждения.где LBLBdiB,dtНа рис. 4.18 показаны х.х.х.E = f (iB ) (кривая 1) и вольтампернаяхарактеристика iB RЦВ цепивозбуждения (кривая 2). Разность ихdiB. Еслиdtпрямая 2 проходит ниже х.х.х 1, тоординат составляет LB, LBРис.4.18diB> 0, что вызывает рост тока iВ.dtПроцесс самовозбуждения продолжаетсядо тех пор пока не пересекутся кривые 1 иdiB= 0.
Чем больше величина RЦВ ,тем больший уголdtнаклона имеет характеристика iB RЦВ . При критическом значении RЦВ КР2, при этом LBкривая 3 имеет вид касательной к х.х.х. и процесс самовозбуждениянеустойчив. При RЦВ > RЦВ КР получим кривую 4, котораяне пересекаетсяс х.х.х. и процесс самовозбуждения невозможен. Однако, увеличивчастоту вращения и тем самым увеличив ЭДС, можно добитьсясамовозбуждения генератора.4.2.4. Передаточная функцияПередаточная функция представляет собой отношение выходнойвеличины У к входной Х в их операторных изображениях по ЛапласуW(p)=Y(p)/X(p).Рассмотрим работу ГПТ независимого возбуждения в режиме холостогохода при постоянной частоте вращения n.
В этом случае выходнойвеличиной является ЭДС Е. Входной величиной является напряжениеуправления Uy, подаваемое на обмотку возбуждения, которая в данномслучае служит обмоткой управления. Связь между ЭДС Е и токомуправления iу устанавливается через магнитный поток Ф согласно (4.21).Пренебрегая насыщением магнитной цепи и размагничивающимдействием Поперечной реакции якоря, считаем, что величинамагнитного потока Ф прямо пропорциональна току управления iу. ТогдаE = k1i у ,(4.23)где k1 - коэффициент пропорциональности, зависящий от частотывращения n .В операторной форме записиE ( p ) = k1i у ( p ) .Уравнение напряжения на зажимах обмотки управления впереходных режимах при изменении тока управления согласно (4.22)diU y = i y Ry + Ly ydtdВ изображении по Лапласу производнаязаписывается в виде " р ".dtТогдаU y ( p ) = i y ( p ) R y + pL y ( p )i y ( p )Передаточная функция с учетом вышеприведенных соотношенийk1k1∆E ( p )(4.24)K ( p) ===∆U ( p ) R y + L y p 1 + T y pТаким образом, Г П Т представляет собой усилительное инерционноезвено первого порядка.
Статический коэффициент усиления генератораkГ =k1Ry(4.25)пропорционален частоте вращения n.Электромагнитная постоянная времени обмотки управления Туравна отношению индуктивности Ly к активному сопротивлению RyLTy = y(4.26)Ryи определяет скорость нарастания тока в обмотке,Кривая нарастания тока i y = f (t ) (рис./ууст4.19) представляет собой экспоненту.Постоянная времени Ту равна отрезку,который отсекается касательной кэкспоненте от линии установившегосязначения тока. Время переходногопроцесса составляет t ПЕР = (3...4)Tyв зависимости от точности (1...5 %)рис.
4.19достиженияустановившегосязначения тока i y уст .4.3. Электромашинные усилители4. 3.1. Общие сведенияЭлектромашинныйусилитель(ЭМУ)представляетсобойспециальный генератор (обычно постоянного тока), выходная мощностьРвых которого во много раз превосходит входную Ру. Важнейшимпараметром ЭМУ является коэффициент усиления по мощностиKр = Рвых / Ру ,равный произведению коэффициентов усиления по току и напряжениюК1=I / Iу ,КU = Uвых / Uу.Усиление электрической мощности происходит за счет механическоймощности приводного двигателя.ЭМУ предназначен для работы в переходных режимах.
В связи сэтим предъявляются особые требования к быстродействию иперегрузочнойспособностиЭМУ.Перегрузочнаяспособностьхарактеризуется степенью возможной форсировки по токуинапряжению. Степенью форсировки (коэффициентом перегрузки)называется отношение соответствующих максимальных величин кноминальным. Форсировка по току ограничена условиями коммутации(искрением на коллекторе). Для улучшения коммутации ЭМУснабжаются добавочными полюсами и компенсационной обмоткой.Форсировка по напряжению ограничена насыщением магнитной цепи.Для повышения перегрузочной способности и коэффициента усиленияЭМУ рассчитываются на низкие электромагнитные нагрузки (магнитнуюиндукцию и плотность тока).На быстродействие ЭМУ большое влияние оказывает электромагнитная постоянная времени обмотки Т. Обычно ЭМУ имеют несколькообмоток управления для суммирования сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
