6. Статические характеристики и режимы работы электропривода постоянного тока с независимым возбуждением.

1.Статические характеристики ЭП получаются из уравнения матмодели в установившемся режиме: .

а) электромеханическая характеристика .

, .

, .

механическая характеристика

, ,

,

Естественные статические характеристики снимаются при следующих условиях: . Если эти параметры изменяются, то можно получить искусственные статические характеристики, которые используются для управления координатами электропривода.

2. Энергетические режимы определяются потоками энергии (направлением) и значением электрической или механической мощности для любой точки механической характеристики.

1.Режим идеального ХХ. В этом режиме

.

Энергия в системе не циркулирует, потерь в якорной цепи нет, но есть потери в цепи возбуждения двигателя.

.

2. Двигательный режим. Привод переходит в этот режим, если к двигателю прикладывается момент нагрузки . Электрическая энергия P1 преобразуется в механическую P2: ., возрастают потери в цепи якоря:.

3. Режим КЗ. Вал двигателя заторможен большим моментом сопротивления: . Электрическая энергия преобразуется в тепловую и расходуется на нагрев якоря:. Такой режим допускается при кратковременном пуске или при снижении ЭДС преобразователя в несколько раз меньше номинального значения:.

4. Режим торможения противовключения. К валу прикладывается большой момент нагрузки больше момента КЗ. ,. Электроэнергия от источникаP1=EпI и энергия от вала машины P2=EяI преобразовываются в тепловую энергию якорной цепи . Это наиболее тяжелый режим работы двигателя. Допускается кратковременно при снижении ЭДС преобразователя.

5. Рекуперативное торможение. Если скорость двигателя увеличить выше скорости ХХ под действием механической нагрузки, то ЭДС якоря превысит ЭДС преобразователя и механическая энергия при торможении преобразуется в электрическую и возвращается в сеть. Это наиболее выгодный режим торможения, который применяется в электротранспорте. Для реализации этого режима необходимы переключения передаточного отношения механического преобразователя или увеличение магнитного потока возбуждения.

6. Динамическое торможение. Двигатель отключается от преобразователя и цепь якоря замыкается на добавочный резистор. Под действием ЭДС якоря проходит ток и возникает электромагнитный тормозной момент, направленный против вращения двигателя. Основная часть механической энергии преобразуется в тепловую в добавочном резисторе. Такое торможение реализуется наиболее просто, применяется на электротранспорте и технологическом оборудовании, но не эффективно при малой скорости.

7. Управление координатами в электроприводе переменного тока с фазным ротором.

Управление координатами в электроприводе переменного тока с фазным ротором.

управление производится путем переключения сопротивлений в цепи ротора с помощью релейно-контакторных схем:

Увеличение сопротивления в цепи ротора двигателя приводит к увеличению критического скольжения двигателя, скорость холостого хода ине изменяются.

Преимущества: широкий диапазон регулирования, простота реализации, возможность получения большого пускового момента, равного критическому.

Недостатки: потери электроэнергии (), ступенчатость регулирования, малая точность регулирования скорости из-за снижения жесткости механической характеристики.

Расчет сопротивлений добавочных резисторов:

• по справочным данным рассчитывается сопротивление фазы ротора двигателя: , где:- ЭДС заторможенного ротора;- номинальное скольжение двигателя;- номинальный ток ротора;

• рассчитывается требуемое искусственное скольжение исходя из количества требуемых скоростей: ;

• расчет сопротивления на данной ступени:

• если требуется, чтобы при пуске был максимальный момент, то суммарное добавочное сопротивление в цепи ротора определяют по формуле: , где:- критическое скольжение;- индуктивное сопротивление короткого замыкания.

Методы повышения эффективности управления координатами асинхронного двигателя с фазным ротором:

• для уменьшения потерь электроэнергии в цепи ротора применяют каскадные схемы управления (рис. 1): в этих схемах ток ротора выпрямляется, преобразуется инвертором в переменный и возвращается в сеть. Также применяется вариант (рис. 2), когда после выпрямления ток ротора подается на якорь двигателя постоянного тока, который повышает момент электропривода на малой скорости:

1)2)

• для уменьшения ступенчатости регулирования применяется ШИМ с помощьюэлектронных ключей на транзисторах и тиристорах:

При замыкании электронного ключа сопротивление цепи ротора уменьшается и скорость увеличивается. Для плавной регулировки скорости электронный ключ работает в ШИМ. Реактор L уменьшает ЭДС самоиндукции и пульсации тока;

• для повышения точности регулирования и жесткости механической характеристики применяется электропривод смашиной двойного питания. При таком питании скорость вращения ротора пропорциональна разности частот:

Преимуществами такой схемы являются получение абсолютно жестких механических характеристик как у синхронного двигателя:

В данной схеме требуется меньшая мощность преобразователя частоты при такой же мощности двигателя, по сравнению с АД с короткозамкнутым ротором.