Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Кратки курс Оосновы теории ЭП.Автор:С.В. Шашкин...doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
7 Mб
Скачать

4.1.3. Переходные процессы постоянного тока смешанного возбуждения

а) Схема электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения имеет вид:

Как видно из схемы электродвигатель постоянного тока смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения:

    1. параллельную ОВШ (обмотка возбуждения шунтовая)

    2. последовательную ОВС (обмотка возбуждения сериесная)

Следовательно, ему присущи особенности работы (в определенной степени) как двигателей с параллельным, так и с последовательным возбуждением. Поэтому механическая характеристика электродвигателя смешанного возбуждения тоже занимает промежуточное положение между механическими характеристиками этих двух видов электродвигателей (последовательного и параллельного возбуждения).

б) Пуск электродвигателя постоянного тока смешанного возбуждения так же описывается формулой закона Ома для работающего электродвигателя: .

При пуске , следовательно ток , и, следовательно, для уменьшения пускового тока необходимо либо уменьшить подводимое напряжение (U), либо ввести дополнительное сопротивление в цепь якоря . В первом случае (уменьшение величины подводимого напряжения) механические характеристики будут представлять собой семейство кривых почти параллельных естественной механической характеристике. («Почти» потому, что с уменьшением подводимого напряжения будет уменьшаться действие параллельной (шунтовой) обмотки и увеличиваться действие последовательной (сериесной) обмотки).

Пуск рассмотрим в две ступени:

Пуск производится при пониженном напряжении (кривая (3)), при этом и электродвигатель разгоняется по кривой (3) пока не станет равным . Затем увеличивает подводимое напряжение до и электродвигатель переходит на характеристику (2). И снова , следовательно электродвигатель разгоняется (по характеристике (2)) до тех пор, пока станет равным . Затем, увеличив напряжение до номинального, переходим на естественную механическую характеристику (1). , электродвигатель разгоняется по ней до точки А (когда ).

Реостатный пуск электродвигателя (Пуск с введением дополнительного сопротивления в цепь якоря) также рассмотрим в две ступени. Схема данного процесса имеет вид:

А механические характеристики реостатного пуска (в нашем случае двухступенчатого) будут следующего вида:

При пуске введены оба добавочных сопротивления , пуск происходит по искусственной механической характеристике (3). Т.к. двигатель разгоняется пока не станет равным . Выведя сопротивление (шунтировав его), электродвигатель переходит на искусственную механическую характеристику (2) и (т.к. ) разгоняется по ней до тех пор, пока .

Затем выводится сопротивление - электродвигатель переходит на естественную механическую характеристику (1) и начинает разгоняться по ней ( ) до точки А, где . Электродвигатель работает в установившемся режиме на естественной механической характеристике.

в) Торможение электродвигателя

Динамическое торможение – как и у остальных двигателей постоянного тока достигается, когда якорь электродвигателя отключается от сети и замыкается на добавочное сопротивление ( ).

Проанализируем формулу .

, следовательно

Из полученного выражения следует, что ток якоря I поменял свое направление (при неизменном ), следовательно, и электромагнитный момент стал не двигательным, а тормозящим.

Механическая характеристика данного процесса имеет вид:

Угол наклона характеристики динамического торможения зависит от величины .

Генераторное торможение возможно, как и у электродвигателей постоянного тока в двух случаях:

1) когда за счет действия приводного механизма электродвигатель получает скорость больше пороговой частоты вращения (обороты идеального холостого хода);

2) при переходе с более высоких оборотов на более низкие.

Физический смысл процесса и механические характеристики его рассмотри ниже.

Главное, на что следует обратить внимание – это то, что результирующий магнитный поток электродвигателя складывается из магнитных потоков сериесной ( ) и шунтовой ( ) обмоток возбуждения ( ), т.к. в первом случае , следовательно, , следовательно, ток якоря I поменял свое направление и меняет свое направление электромагнитный момент (если ). Но как видно из схемы при изменении направлении тока якоря изменит свое направление и ток возбуждения сериесной обмотки, и, следовательно, и направление магнитного потока сериесной обмотки ( ), который начнет размагничивать электродвигатель . А т.к. при достаточно больших токах якоря , следовательно , а, следовательно, . Возможен «разнос» электродвигателя. Поэтому первый случай генераторного торможения используется крайне редко, либо вообще не используется.

Механическая характеристика этого процесса:

Во втором случае механическая характеристика процесса имеет вид:

А схема этого вида торможения:

Двигатель работал с введенным добавочный сопротивлением ( ) в цепи обмотки возбуждения (ОВШ) на характеристике (1). Выведя это добавочное сопротивление (закоротив его) увеличится ток обмотки возбуждения шунтовой (ОВШ), следовательно, увеличится магнитный поток (ОВШ) ( ), а (т.к. ) увеличится и общий магнитный поток, следовательно, двигатель затормозится ( ), перейдет на характеристику (2) в точку с (т.к. скорость мгновенно не изменится) и будет тормозиться до точки A (когда ), а участок - генераторное торможение электродвигателя.

Торможение противовключением

Так же как у электродвигателей постоянного тока независимого, параллельного и последовательного возбуждения схема данного вида торможения имеет вид:

И достигается так же изменение полярности на якоре электродвигателя (при неизменном магнитном потоке).

Согласно формуле напряжение на якоре меняет свой знак, следовательно, , следовательно, ток якоря поменял свое направление (при неизменном ), значит, поменял свой знак и электромагнитный момент и стал тормозным.

Механическая характеристика данного вида торможения будет иметь вид:

г) Реверс электродвигателя смешанного возбуждения

Достигается (согласно формуле )

либо: - изменением полярности напряжения на якоре электродвигателя при неизменном магнитном потоке ;

либо: - изменением направления магнитного потока, при неизменной полярности на обмотке якоря.

В первом случае схема имеет тот же самый вид, как и при торможении противовключением (реверсивный контур), и описывается теми же формулами и механическая характеристика процесса, так же представлена в предыдущем разделе.

Примечание. Торможение противовключением не подходит для электроприводов с активным статическим моментом. Так как возможен «разнос» электродвигателя (см. раздел «генераторное торможение электродвигателей смешанного возбуждения»).

Данный вид торможения применяется (для двигателей смешанного возбуждения) для электроприводов с реактивными статическим моментом.

Во втором случае (изменение направления магнитного потока при неизменной полярности на якоре электродвигателя) в реверсивный контур должны заключаться обмотки возбуждения электродвигателя.

Что практически используется крайне редко, т.к. кроме такого недостатка как сложность схемы, существует вероятность «разноса» электродвигателя при его перемагничивании ( ; ).

д ) Регулирование оборотов

Для работающего электродвигателя.

Из формулы видно, что регулирование скорости электродвигателя можно осуществлять:

- изменением величины подводимого напряжения ( )

- изменением сопротивления в цепи якоря (R)

- изменением величины магнитного потока ( )

Однако, существуют определенные особенности, т.к. с изменением R для двигателя смешанного возбуждения будет меняться и величина подводимого напряжения к якорю ЭД. А магнитный поток электродвигателя будет складываться из магнитного потока сериесной обмотки возбуждения и шунтовой обмотки возбуждения ( ).

Поэтому с изменением величины подводимого напряжения будет сильнее сказываться влияние последовательной (сериесной) обмотки возбуждения.

Механические характеристики регулирования оборотов методом изменения величины подводимого напряжения будет иметь вид:

Двигатель работает на естественной механической характеристике (1) в точке A ( ). Уменьшив напряжение с до двигатель переходит на характеристику (2) и т.к. - двигатель тормозится до точки B ( ). Уменьшив напряжение до - двигатель переходит на механическую характеристику (3) и начинает тормозиться ( ) до точки C ( ).

Механическая характеристика регулирования скорости изменением сопротивления в цепи якоря имеет вид:

А схема (частный случай регулирования оборотов в две ступени) имеет вид:

Двигатель работает в точке A на естественной механической характеристике (1) ( ). Вводим добавочное сопротивление - двигатель переходит на искусственную механическую характеристику (2) и (т.к. ) тормозится до точки B ( ). Вводим еще добавочное сопротивление - электродвигатель переходит на искусственную характеристику (3) и (т.к. ) тормозится до точки C ( ).

Механическая характеристика регулирования скорости изменением величины магнитного потока достигается введением дополнительного сопротивления в цепь шунтовой обмотки возбуждения или закорачивания (шунтирования) сериесной обмотки возбуждения через добавочное сопротивление .

Схема имеет вид:

Рассмотрим для простоты первый случай (второй практически аналогичен, но более сложен в описании, т.к. во втором случает будет меняться напряжение и ток на якоре двигателя).

Механическая характеристика этого процесса:

Двигатель работал на естественной механической характеристике (1) в точке A ( ). Ввели добавочное сопротивление в цепь ОВШ. Двигатель перешел на искусственную механическую характеристику (2) и начал по ней разгоняться (т.к. ) до точки B ( ), затем вводится еще добавочное сопротивление , электродвигатель перешел на работу на искусственной механической характеристике (3) и начал по ней разгоняться (т.к. ) до точки C ( ).

е) Наброс нагрузки

Для электродвигателя это увеличение момента сопротивления (момента статического).

Т.к. - двигатель тормозится, следовательно, n – уменьшается, следовательно, уменьшается (ЭДС), а значит, увеличивается ток якоря ( ), а значит, возрастает электромагнитный момент ( ). Электромагнитный момент возрастает пока станет равным новому .

Примечание 1: Процесс пройдет быстрее, чем у электродвигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения, т.к. магнитный поток электродвигателя смешанного возбуждения складывается из магнитного потока шунтовой обмотки ( ) и сериесной ( ), т.е. . А с увеличением тока якоря возрастет ток в ОВС, а, следовательно, , а, следовательно, и в целом.

Т.е. переходный процесс пройдет быстрее и с меньшей нагрузкой на якоре ЭД.

Примечание 2 (напоминание из курса электрических машин): Двигатели смешанного возбуждения наряду с выявленными выше недостатками (возможность «разноса» при генераторном торможении и работа только с реактивными моментами) имеет ряд преимуществ:

1) жесткость механической характеристики

2) более быстрый процесс восстановления при набросе нагрузки (при этом увеличение электромагнитного момента происходит при меньших токах якоря, т.е. момент восстанавливается еще и за счет увеличения магнитного потока на сериесной обмотке

3) сериесная обмотка частично компенсирует размагничивающее действие реакции якоря