2.2 Пуск двигателя с параллельным возбуждением постоянного тока и расчет сопротивлений ступеней пускового реостата

Если подключенный к сети ЭД разовьет М_П > М_С, то он будет разгоняться, пока не достигнет М_П = М_С. При работе ЭД потребляет ток:

. (2.14)

В момент пуска при : . Регистр допускает прямой пуск для ЭД при кВт, имеющих большое сопротивление обмотки якоря. У больших ЭД сопротивление обмотки якоря мало и . Такой бросок тока влечет за собой:

1. Нарушение коммутации вплоть до возникновения кругового огня на коллекторе и к.з. в щеточном механизме.

2. Провал напряжения сети.

3. Увеличение динамических моментов, которые могут поломать передачу.

4. Возникновение динамических усилий в обмотках, нарушающих витковую изоляцию.

Ограничить бросок тока желательно до 2,5 I_Н., но не менее 1,1 I_Н.. Т.е. пуск ЭД надо производить либо при пониженном напряжении или включать в цепь якоря R_д. Пониженным напряжением пускают ЭД в системе Г-Д и в тиристорных схемах. В остальных случаях применяют реостатный пуск (рисунок 2.3) в 2-4 ступени.

Для построения пусковой диаграммы необходимо иметь естественную электромеханическую характеристику ЭД и задаться и , ; с разгоном ЭД от "а" до "б" увеличится ЭДС двигателя и уменьшится ток до I₂.

Рисунок 2.3 - Схема реостатного пуска и пусковая диаграмма двигателя с параллельным возбуждением

Выводим "r₁", ток опять I₁ и частота вращения " " (точка "в") увеличивается до " " (точка "г"). Отключаем r₂ и двигатель переходит на следующую характеристику и т.д. и наконец, выходит на естественную характеристику по которой разгоняется до М = М_е.

При и

, (2.15)

т.е. "аБ" при в масштабе есть

или , . (2.16)

Из пусковой диаграммы находим:

; ; ; ; (2.17)

проверка

(2.18)

Вопросы для самоконтроля.

1. Какое отношение пускового тока к номинальному в пуск ДПТ с независимым возбуждением?

2. Каким образом осуществляется пуск ДПТ с независимым возбуждением?

3. Каким образом выбирается пусковые сопротивления?

4. Исходя из каких соображений выбирается диапазон пусковых токов?

Литература [1-5]

2.3 Регулирование скорости двигателя с параллельным возбуждением

Из уравнения механической характеристики

(2.19)

видно, что скорость можно менять:

1. Сопротивлением якорной цепи.

2. Магнитным потоком полюсов.

3. Подводимым к двигателю напряжением.

Регулирование скорости введением в цепь якоря R_д.

Скорость двигателя определяется нагрузкой на валу и видом механической характеристики.

Рисунок 2.3 - Схема включения и регулировочные характеристики при

На естественной характеристике (рисунок 2.3) при М_н и ,

. (2.20)

При размыкании КУ1 вводится . В первый момент за счет большой инерции скорость остается почти постоянной, а ток якоря и момент уменьшаются скачком. и . М₁ стал меньше Мс и двигатель замедляется. С уменьшением растет I и M. Когда М станет равным М_ст снижение прекратится. Вводя , еще понижается, а при шунтировании она повышается.

Чтобы получить, необходимы и при

. (2.21)

Способ прост и широко применяется. Его недостатки:

1. Малый диапазон регулирования при небольших моментах на валу.

2. Уменьшение плавности регулирования с увеличением нагрузки.

3. Большой расход энергии в добавочных сопротивлениях.

4. Невозможность получить стабильную работу при низких скоростях виду большой крутизны механической характеристики.

Регулирование " " шунтированием якоря при наличии пускового сопротивления.

Этот метод регулирования применяется для увеличения жесткости механических характеристик при малых " ". В установившемся режиме (рисунок 2.4) в этой схеме при сФ = к = const:

(2.22)

Рисунок2.4 – Схема включения и регулировочная характеристика двигателя при шунтировании якоря

Решив эту систему уравнений:

. (2.23)

Подставив

(2.24)

получим

(2.25)

т.к. , то

. (2.26)

Это объясняется тем, что при отсутствии тока нагрузки напряжение на якоре будет меньше напряжения сети на величину падения напряжения в , по которому потечет . Перепад скорости ЭД при шунтировании якоря:

(2.27)

будет больше, чем на естественной характеристике и меньше, чем при включении одного , т.к. . С увеличением уменьшаются рабочие скорости ЭД, а с уменьшением снижается и повышается жесткость механических характеристик.

Данный метод еще более неэкономичен, чем предыдущий и применяется лишь для кратковременного снижения " ".

Регулирование скорости ослаблением магнитного потока.

(2.28)

Регулировать скорость в меньшую сторону практически не реально, т.к. Ф_н близок к . Поэтому потоком регулируют скорость в большую сторону, включая сопротивления в ОВ (рисунок 2.5).

Рисунок 2.5 - Схема включения и механические характеристики двигателя при ослаблении потока

При работе на естественной характеристике ЭД потребляет . Для ЭД с U=220B; и . Если же скачком, то ток тоже скачком станет

,

т.е. увеличивается в 3 раза.

; ускоряющий . ЭД разгоняется до , где будет , а ток , т.е. больше номинального.

Практически ввиду большой индуктивности обмотки возбуждения "Ф" спадает медленно, поэтому броски тока и момента меньше расчетных (кривая 1 на рисунок2.5).

Этот способ обеспечивает высокую плавность и малые потери в сопротивлениях. Но при увеличении скорости надо уменьшать нагрузку и сами ЭД, рассчитанные на большие скорости громоздки и тяжелы.

Регулирование скорости изменением подводимого напряжения.

(2.29)

Этот способ регулирования возможен при питании от отдельных источников и при использовании схем тиристорного управления (не изменять же "U" всей судовой сети). Будет рассмотрен в последующих разделах.

Вопросы для самоконтроля.

1. Каким образом происходит регулирования частоты вращения?

2. Как осуществляется регулирование скорости введением в цепь якоря.

3. Как осуществляется регулирование скорости шунтированием якоря при наличии пускового сопротивления.

4. Как осуществляется регулирование скорости ослаблением магнитного потока.

5. Почему регулировать частоту вращения вниз путем изменяя магнитного потока практически нереально?

6. Какой способ регулирования частоты вращения обеспечивает высокую плавность и малые потери в сопротивлениях?

7. Как осуществляется регулирование скорости изменением подводимого напряжения?

Литература [1-5]