- •2 Электромеханические преобразователи
- •2.1 Электродвигатели постоянного тока независимого возбуждения
- •2.1.2 Естественные электромеханические и механические характеристики дпт с нв
- •2.1.3 Искусственные электромеханические и механические характеристики дпт нв
- •Рассмотрим семейство искусственных характеристик:
- •1) Искусственные характеристики дпт нв при введении добавочного сопротивления в цепь якоря. Такое семейство характеристик называют реостатным (рис. 2.3).
- •Расчет и построение электромеханических и механических характеристик дпт нв по паспортным данным двигателя
- •Расчет и построение естественной и реостатной электромеханических и механических характеристик дпт нв в именованных единицах
- •Расчет и построение естественной и реостатной электромеханических и механических характеристик дпт нв в относительных единицах
- •Режимы работы дпт нв
- •Пуск дпт нв
- •Реостатный пуск
- •2.1.9 Принципы расчета ступеней пусковых реостатов дпт нв
- •2.1.10 Графический расчет ступеней пусковых реостатов
- •2.1.11 Аналитический расчет ступеней пусковых реостатов
- •Тормозные режимы дпт нв
- •Рекуперативное торможение
- •2.1.12.2 Торможение противовключением
- •Динамическое торможение
- •2.2 Двигатели постоянного тока последовательного возбуждения
- •2.2.1 Естественные и искусственные характеристики двигателей последовательного возбуждения в двигательном режиме
- •2.2.2 Пуск двигателей последовательного возбуждения. Механические характеристики двигателей последовательного возбуждения при пуске
- •2.2.3 Торможение двигателей последовательного возбуждения. Механические характеристики в тормозном режиме
- •2.3 Двигатели постоянного тока смешанного возбуждения
Пуск дпт нв
Пуск двигателя – это процесс разгона двигателя от ω =0 до ω = ωНОМ.
В процессе пуска ДПТ НВ основными задачами являются:
Создание необходимого для успешного запуска пускового момента. Для ДПТ НВ, у которых МПУСК=МК эта задача решается просто. Однако, учитывая то, что ток якорной цепи двигателя I можно представить как
,
где ,
а также учитывая то, что сопротивление обмотки якоря RЯ составляет
,
то в момент начала запуска при скорости ω =0, ЭДС Е=0.
Пусковой ток IПУСК якоря равен
и по отношению к номинальному составляет
.
Таким образом, при отсутствии каких-либо дополнительных мер начальный (пусковой) ток ДПТ НВ будет превышать номинальный ток примерно в 20 раз. Это может привести к термическому износу изоляции и выходу двигателя из строя.
Ограничение (минимизация) пускового тока.
Эта задача решается двумя способами:
Увеличением сопротивления цепи якоря за счет введения добавочных сопротивлений. Это реостатный пуск.
Снижением питающего напряжения. Это пуск при пониженном напряжении.
Обычно, учитывая необходимую для легкого запуска минимальную величину тока, а также относительно небольшую продолжительность пуска, добавочное сопротивление или начальное напряжение подбирают так, чтобы пусковой ток составлял:
.
При этом на протяжении процесса запуска необходимо обеспечивать следующие условия:
Устойчивость в процессе запуска. Для этого момент М, необходимый для устойчивого разгона, все время должен составлять по отношению к статическому моменту сопротивления МС величину:
.
При этом на протяжении всего запуска для обеспечения термической стойкости электропривода должно выполняться условие:
.
Кроме того, для обеспечения механической прочности электропривода пуск должен быть плавным.
Реостатный пуск
При реостатном пуске добавочное сопротивление RД вводится в цепь якоря ступенчато. Очевидно, что чем больше число ступеней, тем выше плавность. Однако увеличение числа ступеней приведет соответственно к увеличению количества аппаратуры управления (контакторов) и поэтому, как правило, число ступеней ограничено тремя.
Пуск начинают при полностью введенных добавочных сопротивлениях (ступенях) RД, которые по мере разгона двигателя поочередно ступенчато выводят.
При этом процесс пуска может управляться в функции времени f(t), в функции тока якоря f(I) или в функции угловой скорости f(ω). Пуск заканчивается на естественной механической характеристике при полностью выведенных ступенях RД, в рабочей точке а, которая характеризуется координатами (МНОМ; ωНОМ).
Схема реостатного пуска представлена на рисунке 2.9.
RВ
Рисунок 2.9 – Схема реостатного пуска
Пусковое сопротивление представлено на схеме в виде трехступенчатого реостата, ступени которого вводятся или выводятся с помощью так называемых контакторов ускорения КУ1, КУ2 и КУ3.
Пуск начинается замыканием контактов КЛ при полностью введенных ступенях пускового сопротивления, то есть контакты КУ1, КУ2 и КУ3 разомкнуты. Проиллюстрируем это при помощи семейства характеристик (рисунок 2.10).
Рисунок 2.10 – Механические характеристики при реостатном пуске
Под действием пускового момента двигатель ускоряется. При некоторых значениях угловой скорости и момента электромагнитный момент становится недостаточным для обеспечения необходимого ускорения двигателю (рисунок 2.10, т. 2).
Для того чтобы увеличить момент необходимо вывести третью ступень для чего замыкают контактор КУ3. Рабочая точка “переходит” на следующую характеристику (рисунок 2.10, т. 3). После этого двигатель разгоняется по следующей реостатной характеристике.
По мере дальнейшего разгона двигателя (увеличение скорости) момент уменьшается и в некоторой т. 4 (рисунок 2.10) становится недостаточным для обеспечения необходимого ускорения двигателю. Для того чтобы увеличить электромагнитный момент отсекают вторую ступень RП2, замыкая КУ2. рабочая точка “переходит” на следующую характеристику (рисунок 2.10, т. 5).
После этого разгон происходит по первой реостатной характеристике до т. 6 (рисунок 2.10), в которой величина момента становится недостаточной для необходимого ускорения. Поэтому чтобы вновь увеличить момент отсекают первую ступень реостата RП1 и переходят на естественную характеристику т. 7 (рисунок 2.10). После чего окончательный разгон двигателя до ω = ωНОМ завершается на естественной механической характеристике.
Итак, для обеспечения необходимых качеств процессу запуска при расчете пусковых сопротивлений необходимо соблюдать следующие принципы:
Суммарная величина всех ступеней пускового сопротивления, то есть RП= RП1+RП2+RП3 должна обеспечивать величину пускового тока .
Для обеспечения максимальной плавности при заданном числе ступеней необходимо чтобы выполнялись следующие условия:
Значения электромагнитных моментов, при которых происходит замыкание контакторов ускорения, на каждой ступени пуска должны быть равны между собой. Эти моменты называют моментами переключения и обозначают М2.
Значения электромагнитных моментов, при которых начинается работа на новой механической характеристике, также на каждой ступени пуска должны быть равны между собой. Эти моменты называют пиковыми и обозначают М1.
Таким образом, ступени пускового сопротивления рассчитывают так, чтобы на каждой ступени запуска обеспечивалось равенство между собой моментов переключения и пиковых моментов. Кроме того, необходимо чтобы на протяжении всего процесса запуска пиковые моменты не превышали величину
,
а моменты переключения не были бы меньше чем
.