23. Схемы включения, характеристики и область применения двигателей постоянного тока
По схеме включения обмоток возбуждения главных полюсов двигатели постоянного тока делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.
В двигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения питается от отдельного источника постоянного напряжения. В двигателях параллельного возбуждения обмотка возбуждения и обмотка якоря включены параллельно и питаются от одного источника. В двигателях последовательного и смешанного возбуждения есть обмотка возбуждения, включенная последовательно с обмоткой якоря. В двигателях малой мощности поток возбуждения может быть создан с помощью постоянных магнитов. Наибольшее применение находят двигатели параллельного и смешанного возбуждения.
Основные уравнения и величины, характеризующие двигатели. Такими величинами являются: механическая мощность на валу Р2, питающее напряжение U, ток, потребляемый из сети I, ток якоря Iя, ток возбуждения Iв, частота вращения n, электромагнитный момент Мэм. Зависимость между этими величинами описывается:
Ø уравнением электромагнитного момента: Мэм = См Iя Ф;
Ø уравнением электрического состояния цепи якоря: U = Епр + Rя Iя ; Епр = СEnФ; (1.4)
Ø уравнением моментов: Мэм = Мс + Мпот + Мд, где Мс – момент сопротивления на валу, создаваемый нагрузкой; Мпот – момент потерь, создаваемый всеми видами потерь в двигателе; Мд – динамический момент, создаваемый инерционными силами;
Характеристики двигателей. Важнейшей из характеристик является механическая n (Мс) – зависимость частоты вращения n от момента на валу (далее индекс «с» опускается) при U = const, Iв = const. Она показывает влияние механической нагрузки (момента) на валу двигателя на частоту вращения, что особенно важно знать при выборе и эксплуатации двигателей. Другие характеристики двигателей: регулировочная n (Iв), скоростная n (Iя), рабочие М, Р1, n , I, h(Р2) – здесь подробно не рассматриваются.
Механические характеристики могут быть естественными и искусственными. Под естественными характеристиками понимаются характеристики, снятые при отсутствии в схеме каких-либо дополнительных сопротивлений, например, реостатов в цепях якоря или возбуждения, искусственными – при наличии таких сопротивлений.
Уравнение механической характеристики двигателя. Оно может быть получено из (1.1). Подставим вместо Е ее значение в (1.4), тогда
n = (U – Rя Iя)/СЕФ. (1.5)
Заменяя Iя его значением из (1.2), получаем уравнение механической характеристики:
(1.6)
Вид механической характеристики определяется характером зависимости потока от нагрузки двигателя, что в свою очередь зависит от схемы включения обмотки возбуждения.
24. Виды и режимы работы (длительный, повторно-кратковременный, кратковременный) электроприводов. Использование электропривода в строительных машинах и механизмах
Продолжительный режим работы - типовой режим S1
Продолжительный режим работы электродвигателя (S1) – режим работы с постоянной нагрузкой и продолжительностью, достаточной для достижения теплового равновесия, см. рис. (N – работа при постоянной нагрузке; Omax- максимальная достигнутая температура).
Кратковремнный режим работы - типовой режим S2
Кратковременный режим (типовой режим S2) – режим работы электродвигателя с постоянной нагрузкой в течение определенного времени, недостаточного для достижения теплового равновесия, за которым следует состояние покоя в течение времени, достаточного для того, чтобы температура машины сравнялась с температурой охлаждающей среды с точностью до 2 К, см. рис. (N – работа при постоянной нагрузке; Omax– максимальная температура, достигнутая в течение цикла).
В соответствии с ГОСТ 183 длительность периода неизменной номинальной нагрузки 10, 30, 60 и 90 мин.
Периодический кратковременный режим работы - типовой режим S3
Периодический кратковременный режим (типовой режим S3) – последовательность одинаковых рабочих циклов, каждый из которых состоит из периода работы с постоянной нагрузкой и периода покоя, см. рис. (N – работа при постоянной нагрузке; R – состояние покоя; Omax– максимальная температура, достигнутая в течение цикла).
В этом режиме цикл работы таков, что пусковой ток не оказывает заметного влияния на превышение температуры. Продолжительность цикла недостаточна для достижения теплового равновесия.
Продолжительность включения (ПВ), %: ПВ = 100 N/(N+R).
В соответствии с ГОСТ 183 продолжительность включения (ПВ) 15, 25, 40 и 60 %; продолжительность одного цикла принимают равной 10 мин.
Периодичекий кратковременный режим с пусками - типовой режим S4
Периодический кратковременный режим с электрическим торможением - типовой режим S5
Периодический непрерывный режим с кратковременной нагрузкой - типовой режим электродвигателя S6
Периодический непрерывный режим работы электродвигателя с злектрическим торможением - типовой режим S7
Периодический непрерывный режим с одновременным изменением нагрузки и частоты вращения электродвигателя - типовой режим S8
Режим работы электродвигателя с непериодическим изменением частоты вращения и нагрузки - типовой режим S9