1 Основні теоретичні положення
Механічною характеристикою
двигуна постійного
струму
називається
залежність швидкості від
моменту на валу
.Залежність
швидкості від струму
якоря називається
швидкісною
характеристикою
двигуна
(Iя).
Аналітичний вираз механічної характеристики визначається наступним рівнянням:
,
(1.1)
де U - напруга мережі, В;
КЕ, КМ - коефіцієнти, що залежать від конструктивних параметрів двигуна;
Ф - магнітний потік двигуна, Вб;
Rяк=Rя+Rп+Rщ+RR2 — опір якірного кола, що складається з опорів обмотки якоря, додаткових полюсів, щіток і щіткових контактів та зовнішнього додаткового опору, Ом.
Розрізняють (природні і штучні) механічні характеристики. Природна характеристика двигуна являє собою залежність при номінальних значеннях напруги, магнітного потоку і за відсутністю додаткового опору в колі якоря.
Штучна механічна характеристика — залежність при живленні двигуна від мережі напругою, відмінною від номінальної і за наявністю додаткових опорів в колі якоря.
На рисунку 1.1 в квадрантах I, II, III, IV подані механічні характеристики для режимів роботи привода: робочих і гальмувальних.
Гальмувальні режими наступні: генераторний (рекупера-тивний), динамічне гальмування, гальмування противмиканням.
Рисунок 1.1 — Механічні характеристики електроприводу з
двигуном постійного струму незалежного або паралельного збудження
Генераторне або рекуперативне
гальмування з
віддачею енергії в мережу (квадрант П,
IV)
відбувається в тому випадку, коли
швидкість якоря двигуна стає вищою за
швидкості ідеального холостого ходу
. (1.2)
Генераторне гальмування є економічним, оскільки меха-нічна енергія з вала двигуна перетворюється в електричну і віддається в мережу.
Динамічне гальмування являє собою генераторний режим, коли кінетична енергія, що зберігається у приводі, перетворюється в електричну і виділяється у вигляді тепла. Динамічне гальмування здійснюється при вимкненні якоря двигуна від мережі і вмиканні його на зовнішній опір. Рівняння механічної характеристики цього режиму:
. (1.3)
Механічні характеристики в режимі динамічного гальмування розташовані в II квадранті (рис.1.1).
Рисунок 1.2 –
Характеристика
Жорсткість механічних характеристик зменшується з збільшенням опору кола якоря.
Гальмування противмиканням — це режим двигуна, при якому якір обертається в напрямі протилежному тому, для якого попередньо були ввімкнені його обмотки.
Режим противмикання може бути отриманий двома способами:
- вантаж, що опускається, має момент опору вищий за момент двигуна. Для цього в ланцюг якоря вводиться чи виводиться додатковий опір. Під дією статичного моменту опору вантажу двигун починає обертатися в протилежний бік.
При цьому ЕРС двигуна змінює напрям, швидкість також змінює напрям, а струм в колі якоря визначається:
.
(1.4)
Режим застосовують під час опускання і піднімання вантажу на малій швидкості. Струм має знак додатний, відповідно момент має знак "+".
Характеристики гальмувального спуску вантажу розташовані у IV квадранті (рис. 1.1).
- перемиканням полярності обмотки якоря. Якщо під час роботи двигуна переключити полярність обмотки якоря, то завдяки кінетичній енергії привода якір продовжує обертатися в тому ж напрямі, але коли швидкість стане рівною нулю, привод прагне до рівноваги (M=-Mo), тому якір починає обертатися в протилежному напрямі. ЕРС знака не змінює, а напруга буде мати знак "-", тоді струм в якірному колі рівний
. (1.5)
Струм має знак "-", відповідно момент також має знак "-". Характеристика режиму противмикання за II способом приведена у II квадранті (рис. 1.1).