ТЭП-Курс_лекций_04-2006

Рис.18 Семейство пусковых реостатных характеристик

Рис.19 Семейство пусковых характеристик при изменении напряжения

Необходимо отметить, что ступени должны рассчитываться так, чтобы на каждой ступени пуска обеспечивалось соответствие типовых точек (M1 const , M2 const ), для обеспечения плавности процесса.

2.2.3Механические характеристики ДПТ с НВ в тормозных режимах

Кспособам искусственного электрического торможения ДПТ с НВ относятся:

1)рекуперативное;

2)противовключением;

3)динамическое.

Во всех трех случаях со стороны механизма двигатель работает в режиме потребления энергии.

Рекуперативное торможение

Рекуперативное торможение характерно тем, что в момент торможения скорость вращения вала двигателя больше чем скорость вращающегося магнитного поля, т.е. 0 , это имеет место в том случае, если двигатель работает в режиме спуска груза. В этом случае статический момент сопротивления MC направлен в одну сторону с основным моментом M , и под дейст-

вием суммарного момента M MC , двигатель вращается с большей скоростью, чем 0 . При этом ток I в цепи изменяет своё направление и, соответственно, изменяет своё направление и момент M KФ( I) 0, т.е. момент становится тормозным M MT .

21

Рис.20 Рекуперативное торможение при спуске груза

Таким образом, рассмотренный способ может применяться только при спуске груза. Практическое применение для остановки двигателя возможно при снижении напряжения. Если последовательно уменьшать напряжение, подводимое к якорю, то можно в режиме рекуперативного торможения полностью остановить двигатель.

Рис.21 Рекуперативное торможение при снижении напряжения

Уравнение движения будет иметь вид:

правление и будет направлена от двигателя к источнику электрической энергии, т.е. двигатель по отношению к механизму и по отношению к источнику напряжения (источнику питания) работает в генераторном режиме с отдачей энергии в сеть. Этот режим является наиболее энергетически эффективным, следовательно, наиболее экономичным. Энергия рассеивания, пропорциональная квадрату тока I2 и сопротивлениюR цепи якоря, своего направления не меняет, т.е.

RI2 const .

Т.о. уравнение энергетического баланса ЭП при рекуперативном торможении имеет вид:

UI EI RI2

Торможение противовключением

Режим противовключения может возникнуть, когда в результате увеличения нагрузки на валу двигателя, скорость вращения начинает понижаться, и при некоторой величине нагрузки двигатель останавливается: 0(режим КЗ). Если продолжать увеличение нагрузки на валу двигателя, то направление вращения изменится на противоположное (при сохранении знака момента), а механическая характеристика из 1-го квадранта (двигательный режим) перейдет в 4-ый (режим противовключения). Изменение направления вращения двигателя называется ре-

версом.

Уравнение характеристики:

22

Кинетическая энергия вращения вала (вращения механизма) отрицательна, т.е. энергия направлена от механизма к двигателю. Электрическая энергия UI своего знака не изменяет, т.к. ( U)( I) UI . Энергия рассеивания RI2 своего знака не изменяет. Уравнение энергетического баланса:

UI EI RI2 или UI EI RI2 .

Т.о. и электрическая энергия, потребления двигателем из сети, и механическая энергия, потребляемая двигателем от механизма, рассеиваются в виде тепла, этот режим наименее энергетически благоприятен.

Если учесть, что ток якоря I в процессе торможения противовключением больше чем ток короткого замыкания IКЗ , и момент достигает очень больших значений, то можно сделать вы-

вод, что торможение противовключением для приводов большой мощности не применимо, т.к. может привести к выходу двигателя из строя.

Динамическое торможение

Якорная обмотка двигателя отключается от источника питания сети и замыкается на тормозное сопротивление, т.е.:

U 0,

R RЯ RT ,

(RЯ RT )

При сохранении потока, момент М kФ( I) 0, и по отношению к направлению скорости момент становится тормозным, и рабочая точка перемещается из а в b. Под действием тормозного момента MТ двигатель замедляется и останавливается:

0,

E kФ 0,

I E 0,

(RЯ RT )

M IkФ 0.

Рис.24 Механическая характеристика ДПТ с НВ при динамическом торможении

Главное достоинство динамического торможения - точная остановка двигателя (при

0, M 0).

Уравнение механической характеристики:

Наклон механической характеристики зависит от величины тормозного сопротивления, которое вводится для ограничения тока I якоря и предотвращения перегрева двигателя.

UI 0,

24

Согласно рис.27 можно выделить 6 режимов:

1)ХХ – режим холостого хода;

2)ДР - двигательный режим;

3)КЗ – режим короткого замыкания;

4)РП - режим противовключения;

5)РТ - рекуперативное торможение;

6)ДТ - динамическое торможение.

Для каждого режима рассмотрим направление тока I , момента M на валу двигателя, потоков энергии: механической, электрической, энергии рассеивания, и уравнение энергетического баланса.

1. Режим ХХ.

0 ,

E U ,

I U E 0,

R

M IkФ 0,

P EI M 0

Рис.28 Режим холостого хода

В этом режиме потоки энергии отсутствуют, т.к. механическая и электрическая энергии равны нулю. Из сети двигатель энергии не потребляет электроэнергии PЭЛ IU 0, т.к. I 0, механическая мощность PМЕХ M 0 0, т.к. M 0.

2. Двигательный режим. Если увеличить нагрузку, то следует увеличение момента на валу двигателя, что приводит к уменьшению скорости вращения вала. Механическая характеристика из точки ХХ переместится в 1-ый квадрант.

0 ,

E U ,

I U E .

R

28

Рис. 29 Двигательный режим

Направление скорости вращения и электромагнитного момента будут совпадать, и поток энергии будет направлен от двигателя к механизму. Ток в цепи якоря будет противоположным ЭДС, и будет совпадать с направлением напряжения U . Следовательно, электрическая энергия PЭЛ UI 0 будет направлена от источника питания к двигателю. При этом, в цепи

якоря часть электрической энергии будет рассеиваться в виде тепла P RI2. Уравнение энергетического баланса: UI EI RI2 .

3. Режим короткого замыкания. Если продолжать увеличивать момент M на валу двигателя, то скорость будет снижаться, и при значении момента, равном критическому M MK , она станет равным нулю: 0.

При M MK , 0.

IКЗ I U 0 U , т.к. E kФ . R R

Рис.30 Режим короткого замыкания

Необходимо отметить, что этот режим при некоторых условиях, а именно при достаточно больших значениях U и малых значениях R цепи якоря может оказаться неприемлимым для двигателя:

PМЕХ Mk0 0;

PЭЛ UIКЗ RIКЗ2 .

Потребляемая двигателем из сети энергия вся рассеивается в виде тепла в двигателе. Направление электрической мощности: от источника питания к двигателю.

Уравнение энергетического баланса:

UIКЗ RIКЗ2 .

4. Режим противовключения

Нетрудно убедиться, что режим КЗ является энергетически не эффективным. Энергетически ещё более не эффективным является режим, который мы получаем при ещё большем увеличении нагрузки на валу двигателя.

29