1.4 Двигатель постоянного тока (типы). Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением. Уравнения электромеханической и механической характеристик. Искусственные характеристики.

По способу включения ОВ по отношению к обмотке якоря ДПТ делятся на дв-и параллельного возбуж-я, дв-и последов-го возбуж-я и дв-и смешанного возбуждения.

Машина постоянного тока является обратимой машиной, т. е. она может работать как генератор электрической энергии, если к ее валу подводится механический вращающий момент, и как Д, если к ее обмоткам подводится эл. энергия.

Х арактеристики ДПТ с независимым возбуждением

Схема включ-я ДПТ НВ.

I, I_B – токи якоря и ОВ, Е – ЭДС якоря,

R_B, R_Д – добав. резисторы в цепях возбуждения и якоря.

Условия равновесия напряжения приложенного к Дв выражается ур-ем:

Е_Д = кФω , где R_Я, R_Д – собствен и добавочн сопротив в цепи якоря.

Зависимость скорости от тока якоря называется электро механич хар-кой ДПТ.

Для получения ур-ия мех хар-ки надо найти зависимость скорости от момента ДВ.

М= кФI_Я ,

Мех хар-ка при неизмен параметрах (U, R, Ф) представл прямую линию, при изменении одного парам, вид меняется.

В се хар-ки при моменте =0 проходят ч/з точку, лежащ на оси ординат, угловая скорость в этой точке имеет определен знач и не зависит от сопрот якорной цепи. Эта точка носит название скорость идеального хх

Разность установившихся значений ЭП, до и после приложения заданной статич нагрузки назыв статическое падение скорости ЭП.

Естественной хар-ой называется такая, к.т. получается при отсутствии внеш резисторов в якорной цепи и номин знач напряж и макс потока Дв.

Ур-ие естеств хар-ки

Искусственные хар-ки ДПТ НВ получаются при изменении какого-либо параметра.

1) Изменение U ω = f (I), ω = f (M),U_C >U1> U2

2) Изменение R. R2>R1>Rр

3) Изменение Ф. Ф2<Ф1<Фн

Механическая характеристика дпт с последовательным возбуждением.

- ЭМХ

- МХ

О собенность - большая крутизна в области малых моментов. Значительное увеличение скорости и при малых М обуславливается уменьшением Ф. Построение реальной MX ведется на основании каталожных данных, где приводятся естест­венные характеристики u=f(Iя), M=ψ(Iя).

Если ω и М приводятся в относительных единицах, то такие характеристики называются универсальными, ω•=f(I•), М•=f(I•).

Искусственные хар-ки ДПТ с послед возбуждением

Механическая характеристика дпт со смешанным возбуждением

ДПТ со смешанным возбуждением имеет 2 обмотки возб, п.э мех хар-ка занимает промежуточ положение между ДПТ с НВ и после возб. При расчетах мех-ой хар-ки используют естеств универсал из каталогов. В отличии от ДПТ с посл возб, данный Дв имеет конечное знач скорости идеальн хх. Это знач опредил-ся только потоком создающим ЭДС обмотки возб 2 (ОВ2).

Искусственные хар-ки ДПТ со смешанным возбуждением

1.5 Виды тормозных режимов двигателя постоянного тока (на осях, достоинства, недостатки, применение).

Характ-ки изоб-ся на плоск-и в прямоуг-ой системе координат с осями М и w. Полож-ие точки на плос-ти, характеризуемое двумя корд-ми, определяет режим работы двиг-я.

Условием того или иного режима работы двиг-я является знак мощности P=Mω.

Из принятого полож-го направ-ия движ-ия следует, что, за исклю­чением осей координат, любая точка квадрантов I и III, где знаки скор-и и мом-та одинаковы, соответ-ет работе, совершаемой двиг-ем (Мω)>0. Двль при этом преобразует электр-ую энергию в мех-ую.

Точки квадрантов II и IV, где знаки скор-ти и мом-та различны, относятся к потреблению двиг-м мех-ой энергии (Мω)<0. В этом случае дв-ь преобразует мех-ую энергию в электрическую.

Электр-ая машина как электромех-ий преобраз-ль может работать только в одном из двух режимов; либо в двиг-ом, либо в генер-ном. В двиг-ом режиме ЭД развивает двиг-ый момент, а в генер-ом - тормозной.

Рекуперативное торм-е: примен-е – тормозной спуск в подьемно-транспортных механизмах.

Д ост-ва: 1) надежность торм.;

2) автомат-й переход из двигат-го реж. в тормозной без измен-я в схеме;

3) экономичность, возврат энергии в сеть.

Недост-ки: 1) для АД данное торм-е возможно только при совпадении частоты отдаваемого U с частотой сети; 2) не обесп-ет полной остановки;3) невозможность торм-ия при ω<ω_о

Переход в тормозной режим с отдачей энергии в сеть будет иметь место, когда со стороны исполнительного мех-ма на вал дв-ля действует в дв-ом режиме момент, совпадающий по направлению с моментом, развиваемым двигателем.Ток потребляемый дв-ем из сети определяется по формуле . Под действием активного момента, развиваемого исполнит-ым элементом и момента дв-ля увелич скорость мех-ма. При этом будет увел-ся ЭДС. В некий момент времени произойдет выравнивание ЭДС и напряжения, что будет соответствовать режиму идеалнХХ. Дальнейшее увелич скорости приведет к превышению Е над U и, как следствие, к изменению направления тока, протекающего по цепи якоря. Под действием преобладающей ЭДС ток течет в сеть.

Для ДПТ с послед возбужд-ем рекуператив торможение не возможно. Рекуператив торм-е для ДПТ со смеш воз-м возможно при макс тормоз моментах. Рекуператив торм-е не обеспеч полной остановки, а примен для ограничения разгона.

Баланс мощности Р_мех=Р_эл+∆Р, где ∆Р-результатив мощ-ть потерь в силовых цепях Дв.

Режим противовкл-я: примен в реверсивных приводах, приводах требующих полной остановки.

Достоин-ва: 1) надеж-ть торм-ия при любой скорости. 2) возм-ть полной остановки; 3) высокая интенсивность торм-ия; 4) возм-ть получения обратного вращения;

5) сравнительное постоянство тормозного эффекта.

Недост-ки: 1) большое потребление энергии. 2)необход-ть прим-ия гасящих резисторов; 3) большая крутизна мех. характеристик. 4) возможность самопроизвольного реверса.

Противовкл-ем наз-ся режим, при к.т.-ом дв-ль вращается за счет запаса кинетической энергии или потенциальных сил исполнит-го мех-ма в сторону, обратную действию момента, развиваемого дв-ем. При этом момент двиг-ля, стремящегося вращаться в противоположную сторону, противодейст-ет движ-ю исполнительного механизма.

В этом случае ЭД потребляет как мех-ую энергию с вала, так и электрическую энергию из сети. Суммарная энергия расходуется в силовых цепях двигателя, т. е. ΔР=Рм+Рэ. – баланс мощностей. Торможение противовкл-ем является неэкономичным и исп-ся достаточно редко.Торможение противовкл-ем может осуществляться 2 способами:

- со стороны Дв,

Условием реализации 1 вида т-ия явл-ся изменение полярности подключения обмотки якоря или обмот возбужд, а также введение дополнит гасящего сопрот-ия. Для осуществ тормож-я необход произвести коммутацию аппаратов управ-я, теперь он работает на участке с координатами (М_торм, ω_ном). Гасящее сопр-е R_тпв ввод-ся для огранич велич тормоз тока и мом-та. и для уменьш жесткости тормоз хар-к. При этом обеспеч постоянство тормозн мом-та.

- со стороны рабочей машины.

П рименяется при тормоз спуске грузов. Пусть Дв работает на рабоч уч-ке с теми же координатами, развивая двиг момент и преодолевая момент сопротивл-я. Если увелич момент сопр-я до знач КЗ Дв остановится. При дальней увелич М_с Дв начнет вращаться в сторону противополож М_дв. Чем больше увелич М_с, тем больше скорость Дв.

Необходимом помнить, что увелич М_с выше М_ном-го ведет к сниж ресурса работы Дв. Что бы этого не происходило в цепь вводят R, огранич-го торм момент.

Динамическое (основной вид торможения в ЭП)

Примен-е: Для реверсивных приводов; приводов, требующих полной остановки Д.

Д ост-ва: 1)Надежность, 2)Простота включения. 3) Плавность торможения, 4)Экономичность. 5).Возмож-ть получ-ия характ-ик с малой крутизной.

Н едост-ки:1) Невозм-ть тормож-я при отсутствии питания на ОВ в случае динам-го торм-ия с НВ; 2) Возможность размагнич-я дв-я в случае динам-го торм-ия с самовозбуждением.

Режим ДТ в ДПТ осуществляется двумя способами:

1. Торможение с независимым возбуждением. 2. Торможение с самовозбуждением.

Реализация ДТ в ДПТ с ПВ.

Торм-ие с незав-ым возбуж-ем заключ-ся в том, что ОВ подключается к источнику постоянного напряжения, а обмотка якоря замыкается на сопротивление Rдт. (Uс=0)

В момент, когда К1 замкнут, а К2 разомкнут, схема соответствует двиг-му режиму работы. При изменении коммутации (размыкается К1 и замыкается К2) якорь ДВ-я замыкается на Rдт, а в цепь ОВ-ия включ сопротивление Rдв, Rдв - сопротивление, к.т. компенсирует влияние сопротивления якоря.

П ри динам-ом торм-ии с самовозбуж-ем якорь замыкается на сопро­тивление динам-го торм-ия, последовательно включенное с ОВ.

В режиме ДТ с самовозбуж-ем нельзя допустить измен-я направления тока в ОВ, т. к. машина в этом случае "размагничивается" Поэтому схему строят таким образом, чтобы при переключении К1 и К2 сохранилось направле­ние тока в ОВ.

В процессе динам-го торм-ия двигатель тормозится до скорости ω_кр, после которой он теряет способность работать с самовозбуж-ем и дальнейшее торм-ие происходит при остаточном потоке намагничивания и является неэффективным.