Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики двигателя смешанного возбуждения

Характеристики двигателя смешанного возбуждения

Принципиальная схема электродвигателя смешанного возбуждения приведена на рис. 1. В этом двигателе имеются две обмотки возбуждения – параллельная (шунтовая, ШО), подключенная параллельно цепи якоря, и последовательная (сериесная,СО), подключенная последовательно цепи якоря. Эти обмотки по магнитному потоку могут быть включены согласно или встречно.

Рис. 1 — Схема электродвигателя смешанного возбуждения.

При согласном включении обмоток возбуждения их МДС складываются и результирующий поток Ф примерно равен сумме потоков, создаваемых обеими обмотками. При встречном включении результирующий поток равен разности потоков параллельной и последовательной обмоток. В соответствии с этим, свойства и характеристики электродвигателя смешанного возбуждения зависят от способа включения обмоток и от соотношения их МДС.

Скоростная характеристика n=f (Ia) при U=Uн и Iв=const (здесь Iв — ток в параллельной обмотке).

С увеличением нагрузки результирующий магнитный поток при согласном включении обмоток возрастает, но в меньшей степени, чем у двигателя последовательного возбуждения, поэтому скоростная характеристика в этом случае оказывается более мягкой, чем у двигателя параллельного возбуждения, но более жесткой, чем у двигателя последовательного возбуждения.

Соотношение между МДС обмоток может меняться в широких пределах. Двигатели со слабой последовательной обмоткой имеют слабо падающую скоростную характеристику (кривая 1, рис. 2).

Рис. 2 — Скоростные характеристики двигателя смешанного возбуждения.

Чем больше доля последовательной обмотки в создании МДС, тем ближе скоростная характеристика приближается к характеристике двигателя последовательного возбуждения. На рис.2 линия 3 изображает одну из промежуточных характеристик двигателя смешанного возбуждения и для сравнения дана характеристика двигателя последовательного возбуждения (кривая 2).

При встречном включении последовательной обмотки с увеличением нагрузки результирующий магнитный поток уменьшается, что приводит к увеличению скорости двигателя (кривая 4). При такой скоростной характеристике работа двигателя может оказаться неустойчивой, т.к. поток последовательной обмотки может значительно уменьшить результирующий магнитный поток. Поэтому двигатели со встречным включением обмоток не применяются.

Механическая характеристика n=f (М) при U=Uн и Iв=const. двигателя смешанного возбуждения показана на рис.3 (линия 2).

Рис. 3 — Механические характеристики двигателя смешанного возбуждения.

Она располагается между механическими характеристиками двигателей параллельного (кривая 1) и последовательного (кривая 3) возбуждения. Подбирая соответствующим образом МДС обеих обмоток, можно получить электродвигатель с характеристикой, близкой к характеристике двигателя параллельного или последовательного возбуждения.

Механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения (рис. 4.3.1) имеет две обмотки возбуждения: независимую ОВ2 и последовательную ОВ1, поэтому его механические характеристики занимают промежуточное положение между соответствующими характеристиками двигателей независимого и последовательного возбуждения. Механическая характеристика рассматриваемого двигателя вследствие изменения магнитного потока при изменении нагрузки не имеет аналитическоговыражения, поэтому при расчетах обычно пользуются естественными универсальными характеристиками момента и скорости от тока якоря, которые даются в каталогах (рис. 4.3.2).

Рисунок 4.3.1 – Принципиальная схема включения двигателя постоянного тока смешанного возбуждения.

Рисунок 4.3.2 – Зависимость момента и угловой скорости от тока якоря для двигателя постоянного тока смешанного возбуждения (в относительных единицах).

В отличие от двигателя последовательного возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет конечное значение скорости идеального холостого хода. Эта скорость определяется только магнитным потоком, созданным МДС независимой обмотки, и равна

, (4.10)

где – магнитный поток, созданный током возбуждения независимой обмотки.

Соотношения МДС независимой и последовательной обмоток различны для двигателей разных серий. Наиболее употребительным является соотношение, которое при поминальном токе дает равенство МДС обеих обмоток возбуждения. Скорость двигателя смешанного возбуждения при малых нагрузках изменяется значительно, а затем при увеличении нагрузки медленно уменьшается почти по прямой, как у двигателя независимого возбуждения. Происходит это вследствие того,что при больших нагрузках наступает насыщение машины, и хотя МДС последовательной обмотки возрастает, магнитный поток уже почти не изменяется.

Для расчета реостатных характеристик может быть применен метод построения характеристик двигателя последовательного возбуждения.

Двигатель смешанного возбуждения допускает три способа электрического торможения: с отдачей энергии в сеть; динамическое и противовключением.

При торможении с отдачей энергии в сеть ток в якоре и в последовательной обмотке изменяет направление и может размагнитить машину. Чтобы избежать размагничивающего действия, обычно при переходе через угловую скорость последовательную обмотку шунтируют, и поэтому механические характеристики в квадранте II (рис. 4.3.3) имеют вид прямых. Такой же вид имеют и характеристики динамического торможения вследствие того, что оно осуществляется обычно при включении только независимой обмотки, когда магнитный поток практически постоянен. Характеристики при торможении противовключениемнелинейны вследствие влияния изменяющейся МДС последовательной обмотки возбуждения при изменяющейся нагрузке.

Рисунок 4.3.3 – Механические характеристики двигателяпостоянного тока смешанного возбуждения для различных режимов работы.

Литература

1. Шичков Л.П.Электрический привод. — М.: КолосС, 2006. – 279 с.: ил. – (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

2. Чиликин М.Г., Сандлер А.С. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. – 6-е изд., доп. и перераб. – М.: Энергоиздат, 1981. – 576 с., ил.

4. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения. 1

4.1. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в двигательном режиме. 1

4.2. Механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения в тормозных режимах. 5

Читать еще:  Асинхронный двигатель для насосов характеристики

4.3. Механические характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения 8

Двигатели постоянного тока, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения, регулирование частоты вращения двигателя.

Двигатели постоянного тока, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения, регулирование частоты вращения двигателя.

Параметры двигателей постоянного тока зависят в первую очередь от способа питания обмоток возбуждения. Обмотка может быть подключена параллельно, или обмоток подключения может быть две подключенных обоими способами.

В принципиальном плане конструкция двигателя постоянного тока не отличается от конструкции генератора постоянного тока.

Двигатели с параллельным возбуждением.

В этом двигателе обмотка возбуждения подключена параллельно обмоткам якоря ( на схеме обмотки якоря условно не показывают).

В цепь обмотки возбуждения включён регулировочный реостат Rв, а в цепь якоря пусковой реостат Rя. Характерной особенностью двигателя является то, что ток возбуждения не зависит от тока в обмотке якоря. В то время как ток якоря зависит от нагрузки на двигатель. Регулировочный реостат Rв позволяет менять ток обмотки возбуждения, тем самым меняет частоту вращения. При данном подключении частота вращения практически не зависит от нагрузки на двигатель.

Двигатель с последовательным возбуждением. При этом обмотка возбуждения подключена последовательно с якорем. Чем больше нагрузка, тем больше ток якоря. При малых частотах вращения резко возрастает и может превысить максимально допустимые значения, двигатель идет в разнос. Достоинства:

Большой пусковой момент. При изменении нагрузки в больших пределах отдаваемая мощность изменяется незначительно.

Недостатки:

Нельзя использовать без нагрузки или с маленькими нагрузками.

Двигатель со смешанным возбуждением.

Имеет две обмотки возбуждения: одна из, которых подключена параллельно, а другая последовательно.

Отключение позволяет объединить достоинства обеих выше приведенных схем.

Понятие об “электроприводе.”

Классификация электропроводов.

Понятие об “электроприводе”.

Технический привод представляет собой электрическое устройство, предназначенное для приведения движения рабочего органа машины и управления её технологическим процессом.

Состоит из трёх частей.

1) Электрического двигателя. Преобразующего электрическую энергию в механическую работу.

2) Механической части (трансмиссии) передающей механическую энергию рабочему органу машины.

3) Системы управления, обеспечивающей управление систематическим процессом.

Классификация электроприводов.

По способам распределения механической энергии делятся на три типа.

1) Групповой электропривод (трансмиссия). Один электропривод обеспечивает движение нескольких рабочих органов. У одной или нескольких рабочих машин.

2) Индивидуальный привод. Электродвигатель приводит в действие только один исполнительный механизм.

3) Взаимосвязанный электропривод. Содержит два или несколько электрически или механически связанных между собой электродвигателя, при работе которых поддерживается заданное соотношение или равенство скоростей или нагрузок. Или исполнительных органов. Пример: конвейер.

Так же может классифицироваться:

1) По виду движения. Вращательное реверсивное, вращательное однонаправленное, поступательное однонаправленное, поступательное реверсивное.

2) По степени управляемости. Не регулируемый, не изменяется скорость или другие параметры движения. Регулируемый, может изменятся скорость или направление перемещения под воздействием управляющего устройства. Программно управляемый. Следящий. Автоматически отрабатывающий перемещение исполнительного органа в соответствии с меняющимся задающим сигналом. Адаптивный. Автоматически (избирающий) изменяющий параметры управления, при изменении условия работы, для выработки оптимального режима.

3) По роду передаточного устройства. Редукторный и без редукторный.

Способы тепло передач.

1) Теплопроводность. Это передача теплоты внутри твердого тела от более нагретых к менее нагретым слоям.

2) Конвекция. Это передача теплоты, проходящая через нагрев газа (воздуха) от детали машины и вывод этого газа за пределы механизма. Бывает естественный за счёт само перемещение и принудительный. С помощью вентилятора.

3) Излучение (лучеиспускание). Передача теплоты в информационном диапазоне волн.

Выбор мощности.

Характер распределения нагрузки определяет режим работы двигателя.

Различают следующие режимы:

Длительный режим

При работе двигателя в длительном режиме рабочий период оказывается достаточным для достижения температуры установившегося постоянного уровня.

При длительном режиме работы двигатель может работать с постоянной или переменной нагрузкой.

Работа с постоянной нагрузкой.

Т.к. нагрузка на валу электродвигателя в процессе не меняется. То величина выделяемого тепла будет неизменной. Правильно подобранный по мощностным показателям двигатель не требует проведения проверочных работ на нагрев. Проверяется только по пусковому моменту для обеспечения троганья исполнительного механизма с места.

Двигатели постоянного тока, последовательного, параллельного и смешанного возбуждения, регулирование частоты вращения двигателя.

Параметры двигателей постоянного тока зависят в первую очередь от способа питания обмоток возбуждения. Обмотка может быть подключена параллельно, или обмоток подключения может быть две подключенных обоими способами.

В принципиальном плане конструкция двигателя постоянного тока не отличается от конструкции генератора постоянного тока.

Электропривод с двигателями постоянного тока (стр. 10 )

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Схемы с шунтированием якоря ДПТ последовательного возбуждения применяются для обеспечения низких скоростей движения, а также получения определенной скорости идеального холостого хода ДПТ последовательного возбуждения. Такие схемы нашли применение в электрическом транспорте, электроприводе грузоподъемных машин и ряде других случаев.

3.19. ТОРМОЖЕНИЕ ДПТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Для ДПТ последовательного возбуждения возможны два варианта тормозного режима: при его работе генератором последовательно с сетью (режим торможения противовключением) и независимо от сети (режим динамического торможения).

Торможение противовключением ДПТ последовательного возбуждения, как и для ДПТ независимого возбуждения, может быть осуществлено двумя путями. Один из них связан с изменением полярности напряжения на обмотке якоря при сохранении того же направления тока в обмотке возбуждения. Одновременно с этим для ограничения переходного тока в цепь якоря ДПТ вводится дополнительный резистор R д .

Читать еще:  Двигатель yuchai 6108g характеристики

В результате выполнения этих операций ДПТ (рис. 381) перейдет с естественной характеристики 1 на характеристику 2, участок b с которой соответствует режиму торможения противовключением.

Торможение противовключением также реализуется в том случае, когда ДПТ последовательного возбуждения будет нагружен активным моментом Мс, превышающим момент короткого замыкания М к ,з . Рассмотрим этот способ с помощью рис. 3.81.

Допустим, что ДПТ в исходном режиме работает в точке а на характеристике 1, преодолевая активный момент нагрузки Мс. Если теперь, не изменяя полярность напряжения на ДПТ, ввести в его якорную цепь дополнительный резистор R д , то ДПТ будет иметь характеристику вида 3. Так как момент ДПТ при этом стал меньше момента нагрузки, то он начнет вначале тормозиться, а затем и разгоняться в противоположном направлении, пока в точке d моменты нагрузки Мс и ДПТ не сравняются. Двигатель при этом будет работать в режиме торможения противовключением.

Динамическое торможение ДПТ последовательного возбуждения реализуется в двух схемах его включения.

В первой схеме (рис. 3 82, а) обмотка возбуждения ОД через дополнительный резистор R в подключается к источнику постоянного тока, а обмотка якоря замыкается на резистор R д . Получается схема, типичная для ДПТ независимого возбуждения, в которой ДПТ последовательного возбуждения имеет характеристики, изображенные на рис. 3.82, б.

Специфичным для ДПТ последовательного возбуждения является динамическое торможение с самовозбуждением, которое реализуется по схеме рис. 3.83. Для возникновения и существования режима самовозбуждения необходимо выполнение следующих условий: 1) наличие остаточного магнитного потока в ДПТ Фост; 2) совпадение по направлению Фост и магнитного потока Ф, создаваемого током возбуждения; 3) замкнутая цепь якоря; 4) скорость ДПТ должна быть отличной от нуля;

5) наводимая в якоре ЭДС должна быть равна суммарному падений напряжения в резисторах якорной цепи, т. е. E = IR .

При выполнении этих условий торможение самовозбуждением происходит следующим образом Вследствие наличия остаточного магнитного поля при вращении якоря в нем наводится ЭДС, под действием которой по якорю и обмотке возбуждения ДПТ протекает ток. Этот ток создает основной магнитный поток Ф, который, совпадая по направлению с остаточным потоком Фост, приведет к увеличению ЭДС. Это, в свою очередь, повлечет за собой увеличение тока в ДПТ, и такой процесс самовозбуждения ДПТ будет продолжаться до тех пор, пока ЭДС не станет равной суммарному падению напряжения в цепи якоря.

Статические характеристики ДПТ последовательного возбуждения в этом режиме можно получить графоаналитическим способом, использовав условие E = IR . Для этого на одной плоскости (рис. 3.84, а) совмещаются характеристики холостого хода Е( I ), представляющие собой зависимость ЭДС машины от тока возбуждения при фиксированной скорости якоря w = const , и вольт-амперная характеристика цепи якоря IR ( I ) .

Точки пересечения этих характеристик соответствуют установившемуся режиму при данных параметрах цепи якоря ДПТ и его скорости. Так, при суммарном сопротивлении цепи якоря R 1 точками установившегося режима являются точки 1 2 и 3, а при другом, большем сопротивлении цепи якоря R 2 > R 1 точки 4 и 5.

Если теперь использовать координаты этих точек установившегося режима, а именно значения скорости и тока, то можно получить искомые статические электромеханические характеристики ДПТ. На рис. 3.84, б выполнено это построение, в результате которого получены электромеханические характеристики для двух принятых значений суммарного сопротивления цепи якоря R 1 и R 2. Механические характеристики ДПТ последовательного возбуждения могут быть получены из электромеханических характеристик при использовании универсальных характеристик.

Отметим, что для режима торможения с самовозбуждением существует определенное критическое сочетание параметров, соответствующее границе этого режима. Такому критическому сочетанию на рис. 3.84, а при сопротивлении цепи якоря R1 соответствует скорость w 4 = w кр1 (при сопротивлении R 2 скорость w 3 = w кр2 ). При меньших скоростях самовозбуждение ДПТ не наступает.

Режим торможения с самовозбуждением используется для интенсивного электрического торможения в электроприводах транспортных в грузоподъемных машин.

3.20. СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ДПТ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Релейно-контакторные схемы управления ДПТ последовательного возбуждения при пуске, реверсе и торможении выполняются по тем же принципам времени, скорости (ЭДС), тока и пути, что и для других видов ДПТ. Многие типовые узлы, которые были рассмотрены ранее, могут быть использованы в электроприводе с ДПТ последовательного возбуждения,

Рассмотрим схему управления ДПТ последовательного возбуждения, показанную на рис. 3.85 Эта схема обеспечивает пуск ДПТ в две ступени по принципу времени и реверс или торможение противовключением по принципу ЭДС. Схема включает в себя пять однополюсных контакторов КМ, КМ1, КМ2, КМЗ, КМ4; два контактора ускорения КМ5 и КМ6, контактор противовключения КМ7; реле противовключения KVI и KV 2 ; реле времени КТ1 и КТ2; выключатели QF 1 и QF 2.

Органом управления в схеме является командоконтроллер SA , имеющий три положения: нулевое, «Вперед» и «Назад». Защиту электропривода обеспечивают максимальные реле КА1, КА2, реле напряжения KV и предохранители FA . Реле противовключения KVI и KV 2 настраиваются таким же образом, что и в схеме рис 3 45, а.

Пуск ДПТ, например, в условном направлении «Вперед» осуществляется переводом командоконтроллера SA в положение «Вперед» Если защита находится в исходном положении, то это приведет к срабатыванию аппаратов КМ, КМ1, КМ2 и подключению ДПТ к сети Возникшее за счет пускового тока падение напряжения на резисторах R п и R д1 вызовет включение реле КТ1 и КТ2, которые разомкнут свои контакты в цепи аппаратов КМ5 и КМ6.

Читать еще:  Двигатель газ работает как трактор

Одновременно с этим сработает реле KVI и своим контактом подаст питание на контактор КМ7. Последний, сработав, закоротит ступень противовключения R п и одновременно катушку реле КТ1, которое, потеряв питание, начнет отсчет выдержки времени. Далее в порядке, рассмотренном выше для аналогичных схем, в функции времени произойдет последовательное закорачивание ступеней пускового резистора R д1 и R д2.

Для реверса командоконтроллер SA переставляется в положение «Назад». При его переходе в это положение отключаются аппараты КМ1, КМ2, КМ7, КМ5, КМ6, вводя в цепь якоря резисторы R п, R д1, R д2 и подготавливая тем самым ДПТ к реверсу или торможению

При последующем включении аппаратов КМ, КМ2, КМ4 изменяется полярность напряжения на якоре ДПТ, и он переходит в режим торможения противовключением. В соответствии со своей настройкой реле KV 2, несмотря на замыкание контакта КМ3 в своей цепи питания, не срабатывает, вследствие чего контакторы КМ7, КМ5 и КМ6 лишены питания и торможение происходит при полностью введенных в цепь якоря резисторах R п + R д1 + R д2 .

По мере снижения скорости растет напряжение на катушке реле К V 2 (см рис 346, б), и при скорости, близкой к нулю, произойдет его срабатывание. Если при этом контроллер остается в положении «Назад», то начинается процесс разбега ДПТ в этом направлении с рассмотренным выше порядком работы схемы.

Если при достижении нулевой скорости переместить контроллер в среднее положение, то ДПТ будет отключен от сети и схема вернется в исходное положение.

В общем случае точный анализ переходных процессов в электроприводе с ДПТ последовательного возбуждения и получение зависимостей изменения координат во времени являются сложными задачами. Это определяется тем, что дифференциальные уравнения для якорной цепи двигателя и механической части привода являются нелинейными из-за наличия в них произведения двух переменных – тока и магнитного потока для момента и скорости и потока для ЭДС. Дополнительное усложнение исследования связано с нелинейной зависимостью магнитного потока от тока, выражаемой кривой намагничивания, а также нелинейностью характеристик ДПТ. В связи с этим точное исследование Переходных процессов в электроприводе возможно только с помощью вычислительных машин. В практических инженерных расчетах, как правило, пользуются различными приближенными способами получения кривых переходного процесса

3.21. СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ДПТ СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Основная схема включения ДПТ смешанного возбуждения приведена на рис 3.86, а. Двигатель имеет две обмотки возбуждения – последовательную ОВП, включенную последовательно с якорем, и независимую ОВН. Магнитный поток ДПТ вследствие этого представляет собой сумму двух составляющих – потока Фо, в,н, создаваемого ОВН, и потока Фо, в,п, создаваемого ОВП.

Зависимость обеих составляющих и суммарного потока ДПТ Ф в функции тока показана на рис 3.86, б соответственно в виде штриховых линий 1 и 2 и сплошной линии 3. Важно отметить, что при токе якоря, стремящемся к значению – I 1, магнитный поток Ф стремится к нулю, т. е. ДПТ размагничивается.

Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ смешанного возбуждения выражаются соответственно формулами (3.163) и (3.164), в которых магнитный поток Ф также есть функция тока.

Для получения участков характеристик при w > w 0 (второй квадрант) проведем следующий дополнительный анализ.

1 При I ® — I 1 (см рис 3.86, б) магнитный поток Ф ® и согласно (3.163) w ® ¥ . Таким образом, вертикальная линия, соответствующая значению тока I =- I 1 , является асимптотой электромеханической характеристики, вид которой показан на рис 3.87, а.

2 Механическую характеристику ДПТ смешанного возбуждения во втором квадранте можно получить из рассмотрения формулы электромагнитного момента ДПТ постоянного тока (3.3) Из нее следует, что когда I ® — I 1 Ф ® и w ® ¥ , момент ДПТ стремится к нулю. Другими словами, ось скорости является асимптотой механической характеристики Так как при w = w 0 М=0, то на интервале скорости w 0 w ¥ момент принимает экстремальное значение Мтах, а механическая характеристика имеет вид кривой, показанной на рис. 3.87, б.

Двигатель смешанного возбуждения, имея две обмотки возбуждения, сочетает в себе свойства как ДПТ независимого возбуждения, так и ДПТ последовательного возбуждения.

Двигатель смешанного возбуждения может работать во всех возможных режимах, а именно двигателем, генератором параллельно, последовательно и независимо от сети, а также в режимах холостого хода и короткого замыкания.

Регулирование координат ДПТ смешанного возбуждения может осуществляться всеми характерными для ДПТ способами, связанными с изменением магнитного потока, напряжения и сопротивления резистора в цепи якоря.

Управление ДПТ смешанного возбуждения осуществляется с помощью схем, рассмотренных применительно к ДПТ независимого и последовательного возбуждения.

Отметим, что из-за относительно невысоких технико-экономических показателей ДПТ смешанного возбуждения (высокая стоимость, повышенные масса, габариты и расход материалов) электропривод с ДПТ смешанного возбуждения применяется сравнительно редко.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector