Lektsia_16 (778070), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Если пускать двигатель путем включения под напряжение сети, то в момент пуска ЭДС Eя , пропорциональная скорости, равна нулю. В этот момент двигатель представляет собой для напряжения сети лишь небольшое сопротивление rя . Чтобы защититьдвигатель от чрезмерно большого пускового тока, разрушительного для коллектора и опасного для обмотки якоря, все двигатели постоянного тока снабжаются пусковыми реостатами rп , (рис. 16.18), включаемыми последовательно сякорем.
Благодаря пусковому реостату пусковой ток двигателя будет:I яп Urя rп,причем мы подбираем rп так, чтобы пусковой ток был больше номинального токадвигателя лишь в 1,1 – 1,5 раза.По мере того как двигатель увеличивает скорость, возрастает Eя и сопротивление реостата rп уменьшается до нуля.На основании уравнения электрического равновесия мы можем легко получить уравнение скорости двигателя:U Eя I я rя , Ея cE n Ф n U I я rя,cE Фт.
е. скорость двигателя почти пропорциональна напряжению сети и обратно пропорциональна магнитному потоку машины Ф.ЗависимостьnU I я rяcE Фназывается уравнением электромеханической характеристики двигателя.Это уравнение показывает вместе с тем, что мы располагаем двумя способами регулирования скорости двигателя.
Во-первых, путем изменения магнит-ного потока, следовательно, посредством изменения возбуждения; во-вторых, путем изменения напряжения на зажимах якоря.Для изменения направления вращения (реверсирования) двигателя постоянного тока нужно изменить направление тока в якоре или в обмотке возбуждения.16.13. Двигатель параллельного возбужденияПри пуске важно, чтобы поток двигателя Ф имел наибольшее значение, благодаря чему двигатель будет развивать необходимый вращающий момент привозможно меньшем токе в якоре. Обмотка возбуждения двигателя в момент пускадолжна быть включена под полное напряжение сети.На основании уравнений скорости и момента, можно получить уравнениеестественной механической характеристики двигателя:nU I я rяM rяMU, M cМ Ф I я I я n.cE ФcМ ФcE Ф c E c М Ф 2Таким образом, уравнения электромеханической и механической характеристик двигателя имеют вид:nI rI rU я я n0 я я ;cE Ф cE ФcE ФnUM rяM rяn;0cE Ф cE cМ Ф 2cE cМ Ф 2n0 U,cE Фгде n0 - скорость двигателя при холостом ходе.Скорость двигателя параллельного возбуждения при переходе от холостогохода к полной нагрузке снижается лишь на 3 – 10%.
Такая механическая характеристика является жесткой.На основании этих уравнении легко построить электромеханическую и механическую характеристику двигателя (рис. 16.19). У двигателя параллельноговозбуждения Ф=const и эти характеристики прямолинейны.Рис. 16.19. Электромеханическая (а) и механическая (б) характеристикидвигателя параллельного возбуждения.С увеличением нагрузки на валу двигателя нарушается механическое равновесие вращающего и тормозящего моментов, двигатель несколько уменьшаетскорость, но благодаря этому уменьшается Ея , а, следовательно, должен увеличиться ток I я . Пропорционально последнему возрастает вращающий момент двигателя и механическое равновесие восстанавливается при незначительно понизившейся скорости.Пуск двигателя постоянного тока производится с помощью реостата rп ,включаемого в цель якоря двигателя.
Если производить пуск двигателя безпускового реостата, то начальный пусковой ток будет ограничиваться лишь небольшим сопротивлением якоря, например для двигателей мощностью от 5 до100 кВт окажется в 10 – 30 раз больше номинального. Такой ток недопустим,прежде всего, по условиям коммутации двигателя, так как при этом возникаетнедопустимо интенсивное искренне под щетками. Кроме того, при таком токедвигатель развивает слишком большой начальный пусковой момент, которыйможет привести к недопустимым ускорениям и поломке механизмов. Пуск двигателя без пускового реостата при питании от сети относительно небольшоймощности сопровождается снижением напряжения сети, что ухудшает условияработы других потребителей.Рассчитав соответствующим образом сопротивление пускового реостата,можно ограничить начальные пусковой ток и пусковой момент до требуемыхзначении.
При увеличении частоты вращения якоря ЭДС возрастает, что приводит к уменьшению тока и момента. Это позволяет постепенно уменьшать сопротивление пускового реостата rп в процессе пуска двигателя.Уравнение искусственных электромеханических и механических характеристикнетрудно получить, заменив в уравнениях естественных характеристик rя наrя rп :nI (r r )U я я п ;cE ФcE ФnM (rя rп )U.cE Ф cE cМ Ф 2Обычно полное сопротивление пускового реостата rп разбивают на несколько ступеней (рис. 16.20), число которых определяет число искусственныхэлектромеханических и механических характеристик, на которых двигатель работает при пуске.Рис. 16.20.
Пусковые механические характеристикидвигателя параллельного возбуждения.30Расчет ступеней пускового реостата и их выключение в процессе пуска производятся таким образом, чтобы момент двигателя изменялся в заранее выбранныхпределах – между максимальным M 1 и минимальным M 2 значениями, которымсоответствуют токи якоря I я1 и I я2 . При подключении двигателя к сети в цепьякоря должны быть включены все ступени реостата, чему соответствует на характеристике 1 rп r1 r2 r3 . Так как M 1 M c , начнется переходный процесс, прикотором частота вращения и ЭДС будут возрастать, а ток и момент уменьшаться. При n n1 , I я I я2 и M M 2 ступень реостата с сопротивлением r1 выключают, следствием чего является переход двигателя на характеристику 2 и увеличениетока якоря и момента до значений I я I я1 и M M 1.Далее следует разгон двигателя по характеристике 2 и т.д. Установившийсярежим наступает на естественной характеристике при частоте вращения n nc , прикоторой M M c .
Во многих промышленных установках выключение ступеней пускового реостата производится автоматически.От выбора значений моментов M 1 и M 2 зависят время пуска, число пусковых ступеней реостата и плавность пуска. Наименьшее значение момента M 2должно быть больше M c .Этим же способом можно регулировать и скорость вращения (для регулирования используется тот же пусковой реостат). Недостатком способа является малая жесткость искусственных характеристик и большая мощность, выделяемая вреостате.Основным способом регулирования скорости этого двигателя является регулирование путем изменения тока возбуждения, для чего служит реостат rр в цепи возбуждения.
Уменьшение тока возбуждения ослабляет магнитный поток двигателя и увеличивает его скорость. При малых значениях тока возбуждения, атакже при случайном обрыве цепи возбуждения скорость двигателя может приобрести значения, опасные для механической целости двигателя – это так называемый «разнос» двигателя. На рис.
16.21 показаны механические характеристикидвигателя при различных магнитных потоках.31Рис. 16.21. Механические характеристики двигателя при различныхмагнитных потоках.При уменьшении магнитного потока жесткость характеристик несколькопадает.Достоинство этого способа регулирования – высокая экономичность. Недостаток – регулирование скорости только в сторону увеличения и снижение жесткости по мере уменьшения магнитного потока.В случае особо высоких требований к жесткости механических характеристик применяются различные варианты регулирования напряжения на якоре.
Нарис. 16.22 приведено семейство механических характеристик, полученное снижением напряжения на якоре при сохранении неизменным значения магнитного потока.Рис. 16.22. Механические характеристики при регулированиинапряжения на якоре.32Достоинство регулирования при использовании управляемого источникапитания – плавность изменения скорости двигателя.16.14. Двигатель последовательного возбужденияОсобенностью двигателя последовательного возбуждения является зависимость его магнитного потока от нагрузки. Обмотка возбуждения этого двигателясоединена последовательно с якорем (рис.
16.18), благодаря чему главный потокмашины меняется пропорционально току якоря. Для ограничения пускового токадвигатель снабжается пусковым реостатом. Основные уравнения двигателейпостоянного тока мы должны преобразовать для этого двигателя следующим образом. Магнитный поток его прямо пропорционален н.с. его обмотки возбуждения Iwс I я wс и обратно пропорционален магнитому сопротивлению машиныRм , т. е.ФI я wс.RмПодставляя это значение потока в уравнения момента и скорости двигателей, мы получим уравнения этого двигателя:M cМ Ф I я nгде k1 cМ wс 2 I я k1 I я2 ;RмU I я rя U I я rя U Rм rя Rм k 2 k3 ,I я wс cE wс I я cE wсcE ФIяcE RмcМ wсU Rмr R; k2 ; k3 я м - константы.RмcE wсcE wсСледовательно, вращающий момент двигателя при магнитно ненасыщенномсостоянии его возрастает пропорционально квадрату тока, а скорость убывает почти обратно пропорционально току (рис.
16.23).33Рис. 16.23. Характеристики двигателя последовательного возбуждения.При увеличении нагрузки на валу двигателя ток возрастает относительномедленно и обратно пропорционально этому току падает скорость. Если пренебречь магнитным насыщением и реакцией якоря, то можно считать, что при увеличении вдвое момента на валу ток, потребляемый двигателем, возрастает лишьдо 140% от первоначального, а число оборотов падает до 70%.
У двигателя параллельного возбуждения повышение вдвое момента на валу лишь незначительноуменьшит скорость, зато двигатель будет потреблять ток, равный 200% от первоначального.Механическая характеристика двигателя показана на рис. 16.24.Рис. 16.24. Механическая характеристика двигателяпоследовательного возбуждения.34Двигатель последовательного возбуждения может выдерживать сильныеперегрузки, умеренно увеличивая при этом потребление тока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
