2.1.3. Характеристики двигателей последовательного возбуждения.
1. Двигательный режим. Скоростные характеристики.
Скоростные характеристики двигателя последовательного возбуждения.
E = U - Iя * R
где R = Rя+Rc+Rр; Rp - Сопротивление реостата, Rc - сопротивление обмотки возбуждения.
Е = См * Ф *
но
Ф = Kф * Iя
следовательно:
E = Cm * Ф * = Cm * Kф * Iя *
но Е = U - Iя * Rs= Cm * Kф * Iя *
и
= U / ( Cm * Kф * Iя ) - Rs / ( Cm * Кф ) (2.7)
Эти зависимости справедливы для двигателя без учета насыщения.
Зависимость =f(Iя) - нелинейна. Скорость резко падает с ростом тока. Характеристика мягкая.
Схема включения двигателя в сеть и скоростная характеристика приведены на рисунке 2.1.5.
AV-PRIV.2.1.8. 02.07.06. 27.08.09.
Рисунок 2.1.5. Схема включения и скоростная характеристика двигателя последовательного возбуждения.
2. Mеханические характеристики: Из (2.7.)
= U / ( Cm * Kф * Iя ) - Rs / ( Cm * Кф ) (2.8)
но M = Cm * Ф * Iя,
а Ф = Кф * Ib = Kф * Iя
следовательно: M = Cm * Ф * Iя = Cm * Kф * I2 или
_______________
Iя = (M / (Cm * Kф)
Подстав0ив в (2.8) получим:
= U / (Cm * Kф * M) - Rs / (Cm * Кф) (2.9)
Характеристика =f(M) – нелинейна, рисунок 2.1.6. Скорость резко падает с ростом момента - характеристика мягкая.
Рисунок 2.1.6. Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения.
Скорость холостого хода можно определить исходя из предположения того, что при токе равном нулю в двигателе имеется остаточный магнитный поток Фо.
AV-PRIV.2.1.9. 02.07.06. 24.07.09. 27.08.2010.
В этом случае:
o = U / (Cm * Фо)
При U=Uн и при Rр=0 характеристика называется естественной характеристикой.
При М=Мн , = н - номинальный режим.
Характеристика с сопротивлением в цепи ротора называется искусственной.
Для оценки жесткости характеристики определим М из выражения (4).
M = Cm * Kф * U2 / [ Сm * Kф * +R ]2
Модуль статической жесткости механической характеристики определим из выражения:
= dM/d = 2 * (Cm * Kф * U)2 / [ Сm * Kф * + Rs]3
Из этого выражения видно, что характеристика имеет переменную жесткость, которая с ростом нагрузки, т.е. со снижение - растет.
3. Тормозные режимы двигателя последовательного возбуждения.
Имеются следующие тормозные режимы:
1. Рекуперативное торможение.
2. Торможение противовключением.
3. Динамическое торможение.
1. Рекуперативное торможение возникающее при вращении двигателя со скоростью большей скорости холостого хода o для таких двигателей невозможно.
2. Торможение противовключением возникает при вращении двигателя в сторону противоположную естественному вращению и при Мс>Mкз.
В этом случае для тока:
I = (U + E) / R = (U + Cm * Ф * ) / R
Режим работы требует ограничения тока Так как для ограничения тока необходимо введение сопротивления Rя* + R* = 1 - 0.8 то жесткость механической характеристики невелика.
AV-PRIV.2.1.10. 02.07.06. 24.07.09. 27.08.2010.
Рис. 2.1.7.
Торможение противовключением двигателя последовательного возбуждения.
3. Динамическое торможение может осуществляться двумя способами:
1. Обмотка возбуждения включена параллельно через сопротивление в сеть.
2. С самовозбуждением, когда обмотка возбуждения остается включенной последовательно с якорем.
Первый случай аналогичен двигателю параллельного возбуждения, отличаясь от него только большим током возбуждения и требует дополнительного сопротивления в цепь обмотки возбуждения.
Схема включения двигателя в сеть, предусматривающая динамическое торможение с самовозбуждением и характеристики двигателя в режиме динамического торможения приведены на рис. 2.1.8.
Рис. 2.1.8. Схема включения и вольтамперные характеристики двигателя последовательного возбуждения при динамическом торможении в режиме самовозбуждения.
Из приведенных данных видно, что для каждой скорости вращения ротора существует максимальная (критическая величина) сопротивления цепи возбуждения, при превышении которой самовозбуждение невозможно.
Величина этого определяется из выражения:
Rкр = E / Iв = См * * Ф /Iв = Кф * Iв * См * / Iв = Кф * См *
Условие самовозбуждения Rя + Rс + R < Rкр
AV-PRIV.2.1.11. 02.07.06. 24.07.09.
При динамическом торможении с самовозбуждением обмотка возбуждения остается включенной последовательно с якорем, который замыкается на сопротивления.
После отключения двигателя от сети и включении его на сопротивление, в случае согласного включения обмотки возбуждения с остаточным потоком, под действием остаточной намагниченности двигатель возбуждается.
Иными словами процесс самовозбуждения наступает, в случае если направление тока в обмотке возбуждения совпадало с направлением тока в этой обмотке в режиме предшествующем торможению, т.е. если направление вращения при торможении останется неизменным.
В частности если режиму динамического торможения предшествовал двигательный режим работы двигателя, то для выполнения условия самовозбуждения необходимо переключить зажимы, либо обмотки возбуждения, либо якоря, т.к. в двигательном режиме направление тока совпадает с направлением напряжения сети, а в режиме торможения совпадает по направлению с ЭДС. Без указанного переключения направление тока возбуждения может изменится на обратное.
Рассмотрим схему последовательного включения обмотки возбуждения, приведенную на рис. 2.1.9. .
Рисунок 2.1.9. Схема включения двигателя последовательного возбуждения с самовозбуждением.
Включение двигателя (пуск) - контактор Л1.
Работа двигателя контактор – Л2.
Динамическое торможение – контакторы Т.
AV-PRIV.2.2.1. 12.09.05. 03.07.06.
Тема 2.
2. Характеристики электродвигателей в электроприводе.