книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

При пуске, торможении или регулировании скорости вращения электродвигателя под нагрузкой уравнение равновесия моментов запишется следующим образом:

Если режим работы электродвигателя установивший­ ся, т. е. n = const, то Mj = Jdm/dt — 0 и уравнение равнове­ сия моментов принимает вид

ются. Действительно, если нагрузка на валу электродви­ гателя увеличится, т. е. М Т > М , то частота вращения п электродвигателя уменьшится. Уменьшение же частоты

нагрузки на электродвигатель частота вращения и об­ ратная э. д. с. увеличиваются, а сила тока якоря и вра­ щающий момент уменьшаются. Другими словами, с из­

активные. Первые всегда направлены навстречу вра­ щающему моменту электродвигателя, т. е. они всегда тормозят движение. Активные моменты могут как пре­ пятствовать, так и способствовать движению, т. е. актив­ ные моменты сохраняют свое направление при измене­ нии направления вращения якоря. Примером активного момента может быть момент на валу электродвигателя подъемного механизма, в частности подъемной стрелы.

§ 19.2. ПУСК В ХОД И ОСТАНОВКА ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Пуск в ход электродвигателей постоянного тока в принципе может быть осуществлен тремя способами:

400

прямым включением в сеть, введением пускового реоста­ та в цепь якоря, а в специальных установках — измене­ нием напряжения источника питания. Последнее обычно

мент на валу электродвигателя, а также создаст боль­ шое падение напряжения в сети питания. Поэтому спо­

где г„—сопротивление пускового реостата, который подбирается так, чтобы пусковая сила тока не превышала значений 1П— (1,5-г-2,0)/н .

При включении электродвигателя в сеть его якорь на­ чинает вращаться, постепенно увеличивая частоту вра­ щения, в результате обратная э. д. с. начинает увеличи­ ваться. Пусковой реостат плавно выводят и в конце пу­ ска совершенно выключают из цепи якоря. При этом обратная э. д. с. достигает значения, близкого к напря­ жению сети, а сила тока уменьшается до номинальной величины. На рис. 19.1,6 представлен примерный вид кривых пусковой силы тока и частоты вращения. По-

скольку пусковой реостат имеет несколько ступеней, то и изменение пусковой силы тока происходит ступенями. Соответственно ступеням изменения силы тока будет из­ меняться и частота вращения якоря, достигая в конце пуска своего установившегося значения.

Пуск электродвигателей значительно улучшается, если он производится при максимальной величине маг­ нитного потока. Для этого реостат в цепи возбуждения перед пуском полностью выводится.

Рис. 19.1. Схема пуска (а) и пусковые характеристики (б) двигателя

Остановка электродвигателя осуществляется быстрым вводом пускового реостата (рукоятка ставится на холо­ стой контакт ХК) с последующим отключением от источ­ ника питания.

§ 19.3. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Частоту вращения электродвигателя можно опреде­ лить из уравнения обратной электродвижущей силы

Из этого выражения следует, что регулировать часто­ ту вращения электродвигателя можно:

— изменением напряжения источника питания;

402

Торможение электродвигателей применяется для бы­ строй остановки вращающихся электродвигателей. На­ ходят применение следующие способы торможения: ме­ ханическое, рекуперативное, электродинамическое, спо­ соб противовключения.

Рис. 19.2. Схемы реверсирования электродвигателей:

а — параллельного возбуждения; б — последовательного возбуждения; в — па­

раллельного возбуждения с изменением направления «я

Механическое торможение осуществляется с по­ мощью колодочных или дисковых тормозов. Все эти тор-

5

(рис. 19.3) устроен так. На вал 1 электродвигателя на­ дет тормозной диск 2. К нему пружиной 6 прижимается тормозной башмак 3, являющийся якорем электромаг­ нита 4. При наличии определенной силы тока в катущ-

404

ке 5 электромагнита якорь 3, сжимая пружину 6, отхо­ дит от тормозного диска, и электродвигатель оттормаживается.

Электродинамическое торможение, как правило, осу­ ществляется в виде так называемого реостатного тормо­ жения, когда якорь вращающегося электродвигателя от­

направления:

'я т 'т

ское, осуществляется переводом машины в режим гене­ ратора. Применяется такое торможение обычно для ма­ шин параллельного и смешанного возбуждения в тех случаях, когда на валу электродвигателя вместо тормоз­ ного момента создается вращающий, например при спу­ ске груза стрелой. В результате при увеличении частоты вращения машины увеличивается и обратная э. д. с. якоря, а когда E>U, машина переходит в режим гене­ ратора, отдавая энергию в сеть и развивая тормозной момент на валу. Для увеличения тормозного момента часто применяют форсировку возбуждения.

Торможение противовключением можно осуществлять ^твумя способами: а) изменением полярности питания об­ мотки вращающегося якоря, т. е. изменением направле­ ния тока в якоре электродвигателя; при этом якорь по инерции или под действием внешнего момента вращает­ ся в ту же сторону, а вращающий электромагнитный мо-

405

мент противодействует ему; б) без переключения на­ правления тока в якоре, когда исполнительный механизм (например, спускаемый груз) приводит во вращение якорь, включенный в сеть, в направлении, противопо­ ложном тому, в каком действует вращающий момент ма­ шины. В обоих случаях обратная э. д. с. Е машины и напряжение питания U направлены согласно, и сила тока может достигнуть большой величины. Поэтому по­ следовательно с якорем включают тормозной резистор сопротивлением гт , которое ограничивает величину тор­ мозной силы тока:

Такое торможение обычно применяется для интенсив­ ного торможения с последующим реверсированием элек­ тродвигателя на ходу.

§ 19.5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Свойства электродвигателей постоянного тока оцени­

рактеристики иногда представляют в виде следующих

стики определяют возможности регулирования частоты вращения электродвигателей.

406

§ 19.6. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Электродвигатель постоянного тока, обмотка возбуж­ дения которого включена параллельно якорю, называет­ ся электродвигателем парал­ лельного возбуждения. На рис. 19.5 приведена его элек­ трическая схема. На схеме

гр — регулировочный реостат

вцепи возбуждения.

Анализ этих соотношений показывает, что сила тока возбуждения электродвигателя параллельного возбужде­ ния не зависит от силы тока нагрузки. Это значит, что при неизменном напряжении источника питания электро-

407

двигатель работает практически с постоянным магнит­ ным потоком. Поэтому сила тока, потребляемая элек­ тродвигателем из сети, и развиваемый им вращающий момент изменяются прямо пропорционально нагрузке на валу электродвигателя. Эту пропорциональность под­ тверждают рабочие характеристики M — f (Р2) и / = / (Р 2 ), приведенные на рис. 19.6. Небольшое их отклонение от прямолинейности объясняется размагничивающим дей­ ствием реакции якоря.

л

П

рис. 19.6). Это изменение, как видно из уравнения часто­ ты вращения, вызывается: а) увеличением падения на­ пряжения в якоре 1кгя, что ведет к уменьшению частоты вращения, и б) усилением действия реакции якоря, ко­ торая размагничивая машину, повышает частоту враще­ ния. Однако влияние падения напряжения обычно пре­ вышает размагничивающее действие реакции якоря. По­ этому частота вращения с ростом нагрузки уменьшается.

Внешняя характеристика электродвигателя парал­ лельного возбуждения, мало зависящая от нагрузки, называется жесткой. Эта жесткость характеристики определяется величиной, называемой номинальным из­ менением частоты вращения

408

сначала повышается, так как при небольшой, но возрас­ тающей нагрузке суммарные потери (в основном на тре­ ние) практически остаются постоянными. При большой нагрузке резко возрастают потери в обмотке якоря, про­ порциональные квадрату силы тока, рост к. п. д. замед­

Она, как и внешняя характеристика, жесткая. С увели­

409