3.3 Статические режимы работы сау эп

3.3.1 Построение электромеханических характеристик двигателя при питании от сети и от тп в разомкнутой системе

В этом разделе необходимо построить естест­венную и искусственные характеристики, полученные путем снижения сетевого напряжения до 0.5U_НОМ, а также при минимальном напряжении U_min при I_ДВ=2I_Н, найти диапазон регулирования и жесткость механических характеристик при номинальном магнитном потоке, построить эти характеристики.

Уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока независимого (параллельного) возбуждения имеет вид [5]

, (45)

где U_C=U_H – напряжение, подводимое к якорной цепи двигателя, В; M – электромагнитный момент, развиваемый двигателем, Н·м; R_ДВ – сопротивление цепи якоря, Ом, R_ДВ=R_Я+R_ДП; k – конструктивный коэффициент; Ф_Н – номинальный магнитный поток одного полюса, В·с; ω₀ – скорость идеального холостого хода, с^-1; Δω – перепад скорости, с^-1.

Приведенное уравнение преобразуют в уравнение электромеханической (скоростной) характеристики:

, (46)

где I – сила тока в нагрузке.

Обе характеристики представляют собой прямые линии. Поэтому их построение осуществляется по двум точкам в координатах (ω₀, I=0, ω_Н, I=I_H).

Пользуясь каталожными данными, определяем:

скорость идеального холостого хода –

(47)

номинальную угловую скорость -

; (48)

коэффициент ЭДС электродвигателя -

; (49)

номинальный момент -

, (50)

где U_H, I_H, n_H, M_H – соответственно номинальное напряжение, В, номинальный ток, А, номинальная частота вращения, с^-1, номинальный электромагнитный момент, Н·м.

1 Проведя прямую через точки (I_H; ω_H), (0; ω₀), получают естественную механическую характеристику (рис. 9).

Целесообразно провести проверку ω_H в соответствии с вышеприведенным уравнением естественной электромеханической характеристики.

При изменении напряжения на якорной цепи двигателя его характеристики перемещаются параллельно естественной (т.е. жесткость не меняется). Скорость идеального холостого хода ^/₀ при напряжении отличном от номинального, можно найти по соотношению

. (51)

2 Проведя прямую через ^/₀ параллельно естественной характеристике, получают искусственную механическую характеристику при сниженном напряжении U.

3 Характеристика при минимальном напряжении должна быть такой, чтобы при изменении в необходимых пределах момента на валу двигателя, последний не останавливался. Проведя прямую через I=2I_H параллельно естественной характеристике, находят скорости _0min, _min (см. рис. 9).

Рисунок 9 – Электромеханические характеристики двигателя при питании от сети

Минимальное напряжение

. (52)

С учетом условий нагрева при регулировании скорости ослаблением магнитного потока ток в якорной цепи не должен превышать номинального значения. Построение искусственной характеристики в данном случае можно выполнить в такой последовательности.

Определяют коэффициент kФ_Н при ослабленном потоке:

. (53)

Диапазон регулирования скорости в первой зоне (изменением напряжения)

. (54)

Диапазон регулирования скорости во второй зоне (изменением магнитного потока)

. (55)

Полный диапазон регулирования

. (56)

Жесткость механической характеристики при изменении напряжения

. (57)

Статизм характеристики определяется следующим образом:

. (58)

Построение электромеханических характеристик двигателя при питании от преобразователя в разомкнутой системе и при допущениях непрерывности тока вплоть до I=0 можно осуществить по формуле

. (59)

Характеристики следует строить при углах управления _Н (обеспечивает получение номинальной скорости _Н при номинальном токе нагрузки), =1,5 _H и = _max (обеспечивает минимальную скорость при номинальной нагрузке).

Значение _Н можно найти по формуле

. (60)

Значение _Н должно соответствовать '_Н , полученному графически для кривой Еd(α). Целесообразно применить значение _Н, полученное графически по регулировочной характеристике Ud(α) на рис. 6.

Задаваясь токами I, находят скорости, им соответствующие, и строят электромеханическую характеристику при α=α_Н.

Результаты расчетов целесообразно свести в табл. 5.

Таблица 5 – Результаты расчетов

	Н =			1,5 Н =			max=
I	0	IH	2IH	0	IH	2IH	0	IH	2IH

Построение характеристики при α=1,5α_н не тре­бует пояснений. Построение характеристики при макси­мальном угле управления производится графически.

Для этого через точку (ω₀, I=2I_Н) параллельно харак­теристике при α=1,5α_н проводится прямая до пересечения с осью скорости и таким образом находится скорость идеального холостого хода ω_min. Зная эту скорость, можно найти угол, ей соответствующий:

. (61)

Минимальную скорость находят при номинальном токе либо аналитически, используя найденный α_max, либо графически. Рассмотренные характеристики изображены на рис. 10. Жесткость характеристик можно опреде­лить по известному соотношению [1,5]:

. (62)

Статизм определяется следующим образом:

. (63)

Полученные характеристики, как и естественные, имеют вид прямых линий. Построенные характеристики обрабатывают с целью получения статизма, жесткости и диапазона.

Делаются выводы по результатам сравнения параметров: показатели ухудшаются при питании от преобразователя при разомкнутой системе.

Рисунок 10 – Электромеханические характеристики двигателя

при питании от ТП в разомкнутой системе регулирования