Естественные электромеханическая и механическая
Характеристики ДПТ ПВ
Электромеханическая и механическая характеристики ДПТ ПВ являются естественными, eсли
,
и
= 0. На практике для построения естественных характеристик используют обобщенные зависимости (универсальные характеристики) для двигателей данного типа (рис.3.4).Универсальная характеристика
дается в относительных величинах:
;
; 

Рис. 3.4.Универсальные характеристики двигателей ДПТ ПВ.
где I, M и
- текущие значения тока, момента и угловой скорости двигателя;
,
и
- номинальные значения тока,момента и
угловой скорости двигателя.
Для построения характеристик двигателя задаемся несколькими относительными значениями тока двигателя
на универсальной характеристике и по кривым
и
определяем значения
и
[18]. Абсолютные значения тока, угловой скорости
и момента:
При построении характеристик стремятся значения относительных величин выбирать по возможности равномерно. Результаты расчетов заносим в табл.3.1.
Затем задаемся значением
и определяем координаты второй точки. Результаты заносим в ту же таблицу. Таким образом, длязаданного диапазона изменения угловой скорости или тока получим
серию расчетных точек (не менее пяти).
Таблица 3.1
Данные для расчета электромеханической и механической
характеристик ДПТ ПВ
3. З. Искусственные механические характеристики ДПТ ПВ
Механические характеристики ДПТ ПВ являются искусственными в следующих случаях:
в цепь якоря последовательно включают добавочный резистор;
изменяют напряжение питания машины;
параллельно якорю или обмотке возбуждения включают резистор.
На искусственных механических характеристиках двигатель работает при регулировании частоты вращения, ограничении пусковых токов и во многих других случаях, например, при снижении напряжения при пуске мощного двигателя. Искусственные механические
характеристики строят различными методами.
Аналитический метод построения искусственной характеристики при изменении добавочного сопротивления в якорной цепи.
Добавочное сопротивление в якорную цепь вводится для ограничения пускового тока или регулирования частоты вращения. Для любого значения частоты вращения и соответствующего тока I двигателя на естественной электромеханической характеристике уравнение ЭДС можно записать в виде
. (3.6)
где
- магнитный поток двигателя, соответствующий току
.
При введении в цепь якоря добавочного сопротивления двигатель будет работать на искусственной характеристике. Тогда
(3.7)
где
,
,
- магнитный поток, угловая скорость и ток
двигателя на искусственной характеристике.
Определим значения угловых скоростей
и
из уравнений ( 3. 6) и (3.7) и возьмем их отношение:
(3.8)

а б
Рис.3.5. Электромеханические характеристики ДПТ ПВ при введении
добавочного резистора.
Если у двигателя на естественной и искусственной электромеханических характеристиках токи равны, т.е.
, то равны и
потоки в озбуждения:
(рис.3.5).
Выражение (3.8) с учетом сказанного запишем следующим образом:
(3.9)
откуда
(3.10)
Таким образом, задаваясь на естественной электромеханической характеристике з начениями тока
и угловой скорости
, определяем угловую скорость
на искусственной характеристике при введенном в цепь якоря добавочном сопротивлении для того же тока.
Построение искусственных электромеханических и механических характеристик при введении в цепь якоря добавочного сопротивления выполняем следующим образом. По универсальной характеристике и паспортным данным двигателя строим естественные механическую и электромеханическую характеристики. Определяем значение
сопротивления резистора
:
(3.11)
где
- сопротивление обмотки возбуждения;
= 0,5
;
.
По выражению (3.10) строим искусственную электромеханическую характеристику для заданного сопротивления
. Для этого
задаемся током
и определяем
(рис.3.6).
(3.12)

Рис. 3.6. Построение искусственных механических и
электромеханических характеристик ДПТ ПВ аналитическим
методом при включении добавочного сопротивления.
После этого принимаем значения тока:
(не менее пяти точек в рассматриваемом диапазоне) и рассчитываем соответствующие угловые скорости и т.д. По полученным данным строим
искусственную электромеханическую характеристику.
Для построения искусственной механической характеристики поступают следующим образом: при угловой скорости
(токе
) значение момента двигателя равно
. На искусственной электромеханической характеристике при угловой скорости значение тока не изменилось, следовательно, не изменился и момент, т.е.
. Аналогично определяем моменты для
и т.д. Соединив полученные точки, получим искусственные механическую и электромеханическую характеристики (рис.3.6).
Графический метод построения искусственных механических характеристик двигателей последовательного возбуждения заключается в в следующем. Если ток двигателя последовательного возбуждения постоянен, т.е. I = const, то постоянным будет и поток возбуждения (Ф = соnst). Из уравнения ЭДС двигателя определяем зависимость
сопротивления якорной цепи от угловой скорости:
(3.13)
откуда
(3.14)
3начит, при одном и том же токе двигателя между угловой скоростью и сопротивлением существует линейная зависимость.
Для построения графика искусственной механической характеристики в требуемом диапазоне задаемся пятью-шестью значениями токов:
. Графики изменения сопротивления от угловой скорости
R = f(
) при заданных значениях токовстроим во втором квадранте по двум точкам. Для тока
координаты первой точки (
= 0;
; второй - (
). Для тока
координаты следующие: первой точки (
; второй
и т.д. Таким образом, получаем семейство линейных характеристик R = f(
Искусственную электромеханическую характеристику при заданном добавочном сопротивлении
строят вследующем порядке (рис.3.7): от сопротивления
дополнительно по оси R откладываем в масштабе
(точка б); через точку б проводим прямую, параллельную оси
. Эта прямая пересекает графики
в пяти точках: 1”, 2”, 3, 4”, 5”. Эти точки определяют значения угловой скорости двигателя при введенном добавочном сопротивлении
для токов
Для графического построения электромеханической характеристики
= (I) проводим прямую, параллельную оси I ‚ через 1” до пересечения с точкой в точке
, которая лежит на искомой электромеханической характеристике
= f (t).

Рис. 3.7. Графический метод построения электромеханической характеристики ДПТ ПВ при изменении добавочного резистора.
Аналогичные построения выполняются для точек
т.д. Соединив эти точки плавной линией, получим график электромеханической характеристики при добавочном сопротивлении
.
Механическую характеристику строят так же, как при
аналитическом методе.
Искусственные механические характеристики двигателя последовательного возбуждения при изменениях напряжения отражают изменения момента и угловой скорости при регулировании частоты вращения двигателя и при ограничении пускового тока. Для этого используется специальный регулируемый источник: система Г-Д, управляемый тиристорный выпрямитель и т.д. Механические характеристики при изменениях напряжения можно построить по полученным ранее соотношениям. Уравнение ЭДС двигателя (3.7) при работе на искусственной характеристике для заданного тока I:
. (3.15)
В этом случае необходимо в уравнении (3.7) принять
и
. Тогда
(3.16)
Для заданного значения
примем значения токов
и определим угловые скорости
по выражению (3.16). Построим искусственную электромеханическую характеристику. Механическая характеристика строится аналогично.
Тормозные режимы ДПТ ПВ
ДПТ ПВ может работать в двух тоpмозных режимах: противовключения и динанамического тоpможения.
В режиме противовключения ДПТПВ напряжение сети и ЭДС совпадают по знаку. Для ограничения значения тока в цепь якоря вводится добавочный резистор. Механические характеристики для этого режима располагаются во втором и четвертом квадрантах.
Режим противовключения возможен в двух случаях:
1.При работе двигателя с активным моментом сопротивления, например, движение лебедки, поднимающей груз. Здесь
– момент сопротивления, создаваемый грузом (рис.3.8).

Рис. 3.8. Характеристика режима противовключения ДПТ ПВ при включении добавочного резистора в цепь якоря.
Подъем груза идет со скоростью ω1 (точка 1). Включаем в цепь якоря добавочное сопротивление Rдобl , двигатель переходит на искусствeннyю механическую характеристику (точка 2). Под действием груза происходят тоpможение двигателя до ω3 = 0. В точке 3
, поэтомy под действием груза двигатель начинает вращаться в обратнyю сторону, против включения, и в точке 4
. Двигатель будет работать с постоянной угловой скоростью ω4 в режиме противовключения, опуская груз.

Рис.3.9. Реверсирование двигателя ДПТ ПВ.
2.При реверсе двигателя, который осуществляют изменением полярности подведенного к якорю напряжения (рис.3.9). Направление тока в обмотке возбуждения не меняют, с тем чтобы не перемагнитить систему (рис. 3.10).
Механические характеристики для этого случая изображены на pис. 3.10.

Рис.3.10. Механические характеристики ДПТ ПВ
при реверсе в режиме противовключения..
При переключении обмоток якоря под действием сил инерции угловая скорость в первый момент не изменится. Не меняются направление тока в обмотке возбуждения и знак потока возбуждения. Ток якоря меняет свое направление, поэтому момент двигателя становится отрицательным и характеристика располагается во втором квадранте. Этот момент тормозной, так как момент и угловая скорость имеют разные знаки. При реверсе ЭДС двигателя и напряжение сети совпадают по знаку, поэтому для ограничения тока в цепь якоря включают добавочный резистор, и характеристика получается пологой. В режим противовключения характеристика двигателя располагается
между точками б и с.
Уравнение ЭДС для режима противовключения:
(3.17)
Умножим на ток I левую и правую части:
(3.18)
Из этого выражения следует, что энергия, подводимая из сети и с вала двигателя, полностью теряется в резисторах
и
.
Динамическое торможение ДПТ ПВ можно осуществить двумя способами: с независимым возбуждением и с самовозбуждением.
Торможение с независимым возбуждением получают следующим образом: обмотку якоря замыкают на добавочный резистор, а обмотку возбуждения включают в сеть. В этом случае имеем рассмотренное ранее динамическое торможение двигателя независимого (параллельного) возбуждения. Схема и механические характеристики для этого случая приведены на рис.3.11.

а б
Рис.3.11. Механические характеристики ДПТ ПВ в режиме
динамического торможения с независимым возбуждением: а - схема;
б – механические характеристики.
В режиме динамического торможения с самовозбуждением якорь включают последовательно с обмоткой возбуждения через добавочный резистор. Чтобы не размагничивать систему при данном способе торможения, переключают якорь и оставляют прежним направление тока в обмотке возбуждения (рис.3.12).
Остаточный магнитный поток машины в обмотке якоря наводит ЭДС. После переключения якоря направление тока обмотки возбуждения остается прежним, и остаточный поток сyммиpуется с потоком, созданным током возбуждения. Значение наведенной ЭДС возрастает, одновременно растет и ток. Для его ограничения необходимо добавочное сопротивление Rдоб, Знак создаваемого момента будет отрицательным из-за смены направления тока в якоре, следовательно, для рассматриваемого направления вращения имеем тоpмозной режим. Механическая характеристика в режиме динамического торможения будет нелинейной, как и для двигательного режима (рис.3.13)

Рис.3.13. Механические характеристики ДПТ ПВ в режиме
динамического торможения с самовозбуждением.
Как показывает Москаленко, В.В. [12], особые свойства приобретает электродвигатель последовательного возбуждения при шунтировании обмотки якоря резистором
(рис.3.14). Ток в обмотке
возбуждения
,
где
- ток якоря, А;
ток в шунтирующем резисторе, А.

Рис.3.14. Схема включения ДПТ ПВ при шунтировании якоря
добавочным резистором.
В целях упрощения рассуждений можно принять, что в электродвигателе действует два магнитных потока: поток
, созданный током якоря, зависящий от нагрузки электродвигателя, и поток
, созданный током
, не зависящий от нагрузки электродвигателя.
Наличие магнитного потока
делает возможным в электродвигателе последовательного возбуждения режим холостого хода. Значение частоты вращения идеального х.х.
в таком электродвигателе тем меньше, чем меньше значение сопротивления резистора
.
Электродвигатель последовательного возбуждения с шунтирующим резистором может работать в режиме генераторного торможения с отдачей энергии в сеть постоянного тока. Характеристики для этого режима работы представлены на рис. 3.16.

а б
Рис.3.15. Электромеханическая – а и механическая - б характери стики ДПТ ПВ при шунтировании якоря добавочным резистором.
Воспользуйтесь поиском по сайту: