4.3. Электромагнитные переходные процессы

Электромагнитные переходные процессы (ЭПП) необхо-

димо учитывать для электродвигателей, обмотки которых обладают большой индуктивностью, когда время электромагнитных п.п. соизмеримо со временем механических п.п. Данное явление наблюдается у ДПТ НВ. Остальные двигатели постоянного и переменного тока обладают обмотками с малой индуктивностью, поэтому электромагнитные процессы в них часто не учитывают. Рассмотрим электромагнитные п.п. в обмотках независимого возбуждения (рис.4.20).

L_B, R_B

+ U_B –

Рис. 4.20. Схема обмотки возбуждения ДПТ НВ

Уравнение электрического равновесия для обмотки возбуждения имеет вид

U_B = i_B ·R_B+L_B . (4.29)

Разделив (4.29) на активное сопротивление обмотки возбужде-

143

ния R_B и приняв во внимание, что электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения T_B = L_B/R_B и U_B/R_В= I_ВУ, где I_ВУ – установившийся ток возбуждения, запишем (4.29) в преобразованном виде

T_B + i_B = I_ВУ . (4.30)

Решением дифференциального уравнения (4.30), как ранее было доказано в (4.9), является экспонента

i_B = (I_Внач – I_ВУ)е^-t/Tв +I_ВУ, (4.31)

где I_Внач – начальное значение тока возбуждения.

На рис.4.21 приведены графики переходных процессов тока возбуждения при увеличении (кривая 1) и снятии (кривая 2) напряжения в обмотке возбуждения.

Рис. 4.21. Переходные процессы в обмотке возбужде

ния ДПТ НВ: 1 – при увеличении напряжения возбуждения;

2 – при снятии напряжения возбуждения

Длительность электромагнитных переходных процессов составляет 3 Тв при достижении 0,95 I_ВУ или 4 Тв при достижении 0,98 I_ВУ, то есть продолжаются (3 – 4) Тв.

4.3.1. Форсирование эпп в обмотке возбуждения

Эта необходимость вызвана тем, что постоянная времени обмоток возбуждения для ДПТ НВ достигает 1-2 с для машин

144

средней мощности (100 – 1000 кВт) и 2-4 с для большей мощности (более 1000 кВт), поэтому время электромагнитных переходных процессов достигает значительных величин t_пп = (3…4)T_B, которые могут быть неприемлемы по условиям производительности машин. Широко используются два способа форсирования электромагнитных переходных процессов.

Первый способ заключается во введении в цепь обмотки возбуждения добавочного резистора R_Д. Это приводит к снижению новой электромагнитной постоянной времени

T_B' = L_B/(R_B+ R_Д) (4.32)

в α раз по сравнению с T_B=L_B/R_B, то есть T_B'=T_B/α , где α = (R_B+R_Д)/R_B – коэффициент форсировки.

Чтобы ток возбуждения в установившемся режиме был равен номинальному току, необходимо увеличить в α раз U_B , то есть U_B' = α U_B. Длительность переходного процесса при этом сократится в α раз t_п' = (3…4)Т_В' = (3…4)Т_В/α .

Второй способ заключается в подаче в период возбуждения повышенного напряжения на обмотку возбуждения в α раз. В этом случае постоянная времени остаётся неизменной, но время достижения I_ВУ = I_ВН сокращается. Из уравнения переходного процесса, полученного

i_B = I'_ВУ·(1 – е ^-t/Tв) = α·I_ВУ(1-^-t/Tв) , (4.33)

при нулевых условиях, ток возбуждения достигает номинального значения за время

t'_п = T_B·ln , (4.34)

Величина  ограничивается до 3-4. При равенстве

дальнейшее нарастание тока ограничивается введением в цепь

обмотки возбуждения сопротивления или снижением до (рис.4.22).

Длительность переходных процессов в обоих случаях прак-

тически одинакова, однако второй способ форсировки более благоприятен, поскольку нарастание тока происходит почти

145

Рис. 4.22. Электромагнитные переходные процессы тока

в обмотке возбуждения ДПТ НВ: 1– при номинальном напря-

жении возбуждении; 2 – при форсировке введением ;3 – при

форсировке повышенным напряжением возбуждения.

равномерно, обеспечивая постоянное ускорение в электроприводе.