Двигатели постоянного тока Уравнение напряжения для якорной цепи

Двигатели постоянного тока Уравнение напряжения для якорной цепи двигателя, работающего с постоянной частотой вращения - мощность в цепи обмотки якоря - мощность электрических потерь в цепи якоря - электромагнитная мощность двигателя - уравнение мощностей Подставим в уравнение напряжений и выразим n

Пуск двигателя постоянного тока Из уравнения напряжений В начальный момент пуска n = 0 Е а= 0 и В цепь якоря включают пусковой реостат rпр Я 1 rпр rрг М Ш 1 Ш 2 Я 2

Двигатель параллельного возбуждения Характерная особенность этого двигателя: ток в обмотке возбуждения не зависит от нагрузки. V А Я 1 rпр А rрг М Я 2 Ш 1 Ш 2 Скоростная характеристика Рабочие характеристики: зависимости от полезной мощности - частоты вращения при U = const и Iв = const - полезного момента - вращающего момента - тока якоря n n 0 2 1 nном 0 Pном P 2

Двигатель параллельного возбуждения Зависимость полезного момента от полезной мощности М Ia М М 2 Вращающий момент М 2 ном Ток якоря 0 Механическая характеристика При Ф=const график Pном P 2 совпадает с графиком т. к. n n 0 подставим nном 0 n Мном М

Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения Регулировать частоту вращения можно: 1) изменением сопротивления в цепи якоря; 2) изменением основного магнитного потока Ф; 3) изменением напряжения в цепи якоря. 1) Введение дополнительного сопротивления в цепь якоря n n 0 nном 0 n rд = 0 rд ≠ 0 rд 1 > rд Мном М n 0=const, n

Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения 2) Изменение основного магнитного потока Ф n n 0 Фн При ослаблении Ф Ф<Фн 0 Мном n 0 , n М 3) Изменение напряжения в цепи якоря U n n 0 nном U< Uн При снижении U n 0 , n =const n Uн 0 Мном М

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения В этом двигателе обмотка возбуждения включена последовательно в цепь якоря, поэтому магнитный поток V А Ф в нем зависит от тока нагрузки I = Iа= Iв При небольших нагрузках магнитная система машины не насыщена и зависимость магнитного потока от тока нагрузки прямо пропорциональна: I = Iа = Iв С 1 В этом случае электромагнитный момент: С 2 Я 1 М Я 2 А частота вращения:

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Таким образом, вращающий момент двигателя последовательного возбуждения при ненасыщенном состоянии магнитной системы пропорционален квадрату тока, а частота вращения обратно пропорциональна току нагрузки. Рабочие характеристики ДПТ М, n последовательного возбуждения: М и n 0 Мном n nном 0 0, 25 I ном I При больших нагрузках (I > Iном) наступает насыщение магнитной системы. При этом магнитный поток при дальнейшем изменении нагрузки не изменяется (Ф - const) и характеристики приобретают почти прямолинейный характер. Характеристика - «мягкая» , т. е. частота вращения значительно изменяется при изменении нагрузки. При уменьшении нагрузки частота вращения резко увеличивается, и при токе нагрузки менее 0, 25 Iном частота вращения может достичь опасных пределов (двигатель «уйдет в разнос» ).

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Механическая характеристика 1 – естественная; 2 – искусственная. n n 1 n 2 0 Резко падающие механические характеристики обеспечивают двигателю последовательного возбуждения устойчивую работу при любой механической нагрузке 1 2 М ном М Свойство этих двигателей развивать большой вращающий момент, пропорциональный квадрату тока нагрузки, имеет важное значение при пуске и перегрузках. Это свойство обусловливает их широкое применение в качестве тяговых двигателей на транспорте, в качестве крановых двигателей в подъемных установках и других случаях электропривода с тяжелыми условиями пуска и сочетания значительных нагрузок на вал с малой частотой вращения.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Регулирование частоты вращения: 1) изменением напряжения. 2) изменением магнитного потока обмотки возбуждения; 1. а – включением в цепь якоря регулировочного реостата Rрг n С 1 n 1 С 2 Rрг Я 1 М n 2 Я 2 0 без реостата Rрг с реостатом Rрг М ном М С увеличением реостата Rрг уменьшается напряжение на двигателе и, следовательно, снижается частота вращения. Этот способ применяется только в двигателях небольшой мощности из-за больших потерь энергии в реостате Rрг.

Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения 1. б – частоту вращения можно регулировать изменением напряжения U, подводимого к двигателю, посредством источника питания с регулируемым напряжением. n При уменьшении напряжения U на двигателе, его механические характеристики смещаются вниз не меняя своей кривизны. n 1 Uном n 2 0, 6 Uном n 3 0 0, 4 Uном М 1. в – при совместной работе нескольких однотипных двигателей частоту вращения можно регулировать изменением схемы их включения: – при параллельном включении двигателей каждый из них работает под полным напряжением сети; – при последовательном включении двух двигателей на каждый двигатель приходится половина напряжения сети. Этот способ регулирования частоты вращения применяется, например, в электровозах, где установлено несколько одинаковых тяговых двигателей.

Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения 2. Регулировать частоту вращения изменением магнитного потока можно тремя способами: - шунтированием обмотки возбуждения реостатом; - секционированием обмотки возбуждения; - шунтированием обмотки якоря. 2. а – шунтирование обмотки возбуждения реостатом Rш1 и уменьшение сопротивления этого реостата ведет к снижению тока возбуждения Iв = Iа – Iш и, следовательно, к росту частоты вращения n С 1 С 2 Я 1 М Rш1 1 Iв Я 2 Iш n 1 полное возбуждение Iа 0 Этот способ экономичнее предыдущего и применяется чаще и оценивается коэффициентом ослабления поля Резистор Rш выбирается таким, чтобы ослабление возбуждения n 2 < 50%. М ном М

Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения 2. б – при секционировании обмотки возбуждения отключение части витков обмотки сопровождается ростом частоты вращения. С 1 С 2 Я 1 М Я 2 2. в – при шунтировании обмотки якоря реостатом Rш2 увеличивается ток возбуждения Iв = Iа + Iш , С 1 что приводит к снижению частоты вращения. Этот способ регулирования, хотя и обеспечивает глубокую регулировку частоты вращения (вплоть до остановки), но он неэкономичен (из-за значительных потерь в реостате Rш2) и применяется редко. С 2 Я 1 Rш2 М Iв Я 2 Iа Iш