Теорія ЕП_К4С2(8) / Лекції / ЛК№4_ТЕП_02_укр

Лекційна робота №4

РЕГУЛЮВАННЯ ШВИДКОСТІ ДВИГУНА НЕЗАЛЕЖНОГО ЗБУДЖЕННЯ ШУНТУВАННЯ ЯКОРЯ

У ряді випадків для одержання знижених швидкостей при відносно жорстких механічних характеристиках застосовують схему з шунтуванням якоря при обов’язковій наявності додаткового опору в колі якоря (рис. 4.1). У даній схемі якір двигуна виявляється ввімкнутим на частину напруги, створеною розподільником на опорах Rш і Rд, причому розподіл напруги між цими опорами залежить від навантаження, тому що спад напруги на додатковому опорі, увімкнутому послідовно з якорем, залежить від струму якоря.

Рівняння електромеханічної і механічної характеристик в схемі з шунтуванням якоря можна отримати на підставі таких співвідношень для схеми рис. 4.1, а

Uм Eдв Iяrя IдRд,

Uя Eдв Iяrя IшRш.

якоря і Iя 0 зменшується напруга, прикладена до двигуна, на величину спадання напруги в послідовно включеному опорі Rд, по якому протікає струм, за відсутності струму якоря.

Жорсткість характеристики при шунтуванні якоря більше, ніж на

Внаслідок цього в схемах шунтування якоря забезпечується більша точність регулювання швидкості.

Жорсткість механічної характеристики та швидкість ідеального холостого ходу 0ш шунтуванні якоря залежать від співвідношення послідовного та шунтуючого опорів, змінюючи яке, можна регулювати нахил характеристик.

двигуна з додатковим опором (характеристика 2 рис. 4.2, а);

– опір Rш 0 – двигун працює в режимі динамічного гальмування із закороченим якорем і його механічна характеристика проходить через початок координат паралельно природній характеристиці (характеристика 3 рис. 4.2, а).

а) б)

Рисунок 4.2 – Електромеханічні характеристики при шунтуванні якоря двигуна незалежного збудження: а) при Rд const, Rш var; б) при

Rш const, Rд var

Решта характеристик при зміні Rш від нуля до нескінченності розташовуються в межах кута, створеного граничними характеристиками 2 і 3 (рис. 4.2, а). Отримане при цьому сімейство характеристик перетинається в одній точці А, в якій Rш не робить впливу на струм в послідовному додатковому спорі, тобто Iш 0. Це відбувається тоді, коли напруга на шунті (якорі) дорівнює нулю

Uш Eдв Iя1rя 0,

звідки швидкість двигуна в точці А рис. 4.2

а Iя1rя / кФ 0rя / Rд.

При 0ш відбувається режим генераторного гальмування й енергія виділяється в опорах якірного кола.

Аналіз впливу Rд при Rш const може бути проведений аналогічним чином. У даному випадку граничними характеристиками є природна характеристика 1 рис. 4.2, б і характеристика 2 динамічного гальмування, які

перетинаються в точці В. При Rд (характеристика 2) двигун відключений від мережі, працює в режимі динамічного гальмування на зовнішній опір і його характеристика rя Rш Ія / кФ проходить через початок координат.

Решта характеристик, отриманих при Rд var і Rш const, перетинаються також в точці В (рис. 4.2, б), в якій послідовно ввімкнений додатковий опір не впливає на струм якоря, тобто коли через цей опір не проходить струм.

Регулювання швидкості двигуна незалежного збудження шунтуванням якоря здійснюється вниз від основної характеристики при M const. Економічні показники цього способу невеликі через значні втрати енергії в регулювальних опорах Rд і Rш.

РЕГУЛЮВАННЯ ШВИДКОСТІ ДВИГУНА ПОСЛІДОВНОГО ЗБУДЖЕННЯ ШУНТУВАННЯМ ЯКОРЯ ТА ОБМОТКИ ЗБУДЖЕННЯ

Двигун послідовного збудження дозволяє отримати ряд комбінацій для створення (шляхом шунтування) паралельних контурів у колах якоря. Зі всього різноманіття схем розглянемо такі: шунтування обмотки якоря за наявності послідовного опору (рис. 4.3); шунтування якоря і обмотки збудження за наявності загального додаткового опору (рис. 4.4); шунтування обмотки збудження (рис. 4.4).

Наявність опору, що шунтує тільки обмотку якоря (рис. 4.3), створює можливість протікання струму по обмотці збудження при відсутності струму в колі якоря, внаслідок чого забезпечується не тільки можливість роботи в режимі холостого ходу, а також у певних межах у режимі генераторного гальмування.

Збільшення магнітного потоку за рахунок струму шунтуючого резистора, а також додатковий спад напруги на послідовно увімкненому опорі викликає значне зниження швидкості (рис. 4.3).

Рисунок 4.3 – Механічні характеристики двигуна послідовного збудження при шунтуванні якоря

перетинаються в одній точці і розміщуються між двома крайніми характеристиками:

– Rш – звичайна реостатна характеристика за наявності додаткового опору Rд;

– Rш 0 – режим динамічного гальмування із закороченим якорем (характеристика проходить через початок координат).

Решта характеристик при зміні Rш і Rд const лежать усередині кута, що утворюється вказаними характеристиками і перетинаються в одній точці, для якої Ія Uм / Rд rоз.

При 0ш двигун переходить в режим генератора, замкнутого на Rш. У межі, коли , Едв Uм струм, споживаний з мережі, і струм

збудження прагнуть наблизитись до нуля, а струм якоря до граничного значення

Ія.гр Uм ,

Rш

при цьому момент двигуна прагне до нуля.

У другому випадку двигун з шунтуючим його опором вмикається до мережі через загальний послідовний опір (рис. 4.4).

Рисунок 4.4 – Механічні характеристики двигуна послідовного збудження при шунтуванні якоря та обмотки збудження

Механічні характеристики при Rш і зміні послідовного опору Rд від нуля до нескінченності є звичайними характеристиками двигуна послідовного

характеристики не перетинаються. При незначних навантаженнях характеристики, як і в нормальній схемі, дуже м’які і асимптотично наближаються до осі ординат.

Аналіз механічних характеристик (рис. 4.4) показує:

–механічні характеристики при різних поєднаннях шунтуючого і послідовного опорів зберігають вид природної характеристики і при малих навантаженнях має місце різке збільшення швидкості;

–збільшення послідовного опору призводить до зменшення напруги, прикладеної до двигуна, що зменшує швидкість двигуна при заданому моменті опору;

–шунтуючий опір зменшує крутизну характеристики при великих навантаженнях, але виявляється малоефективним при малих навантаженнях;

–гальмування проти вмиканням можливе як для реактивного, так і для активного моментів опору;

–характеристики при послідовному опорі, рівному нескінченності, відповідають режиму динамічного гальмування.

Розглянуті вище схеми ввімкнення призначені в основному для зменшення швидкості двигуна. Для отримання швидкості вище номінальної при постійній напрузі мережі шунтують обмотку збудження (рис. 4.5). При цьому струм в обмотці збудження, визначуваний як

Iз Iм RшRшRз ,

зменшується в порівнянні з нормальною схемою ввімкнення. Внаслідок цього швидкість збільшується. Загальний вид механічної характеристики зберігається, але всі вони зміщуються у бік великих швидкостей. Допустимий за умов нагріву момент зменшується через зменшення магнітного потоку.