Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Электрический привод. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 208 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

сети постоянного тока. В приводах с ДТП, питаемых от таких







доп

сетей, введение

R в цепь якоря используется дл регулирова-

доб

ния скорости и ограничения токов в переходных режимах.

Магнитный поток можно менять в ДПТ с электромагнитным возбуждением за счет регулирования тока возбуждения. При номинальном магнитном потоке магнитная система машины насыщена (рис. 4.4), поэтому практически возможно уменьшение относительно

статических характеристик при

 (ослабление поля). Графики

ном

UU  и различных значе-

ном

ниях приведены на рис. 4.11.

Ток короткого замыкания не зависит от , поэтому графики электромеханических характеристик проходят через

точку

I . Уменьшение  приводит к увеличению

кзе



и сни-

жению момента короткого замыкания.

а) б)





ном



ном



ном

доп

ном







ном

кзе

ном

Рис. 4.11. Электромеханические (а) и механические (б)

характеристики при изменении магнитного потока

С ростом  допустимый по условиям коммутации ток якоря

мый момент

I уменьшается, соответственно снижается и допусти-

доп

М . В области допустимых нагрузок уменьше-

доп

ние приводит к увеличению скорости.

кзе

Изменение напряжения якоря является основным спо-

, ток и момент





собом управления двигателем постоянного

UU 

тока. Семейства электромеханических и механических характеристик при изменении U имеют вид па-



ном

UU 

2кз

UU 

ном

IМ ,

раллельных прямых (рис. 4.12).

Скорость идеального холостого хода



UU 

ном

короткого замыкания пропорциональны U .

Рис. 4.12. Статические характеристи-

ки при изменении напряжения якоря

Для многих двигателей по условиям работы коллектора

нежелательно увеличение U по сравнению с

U . Некоторые

ном

двигатели краново-металлургических серий допускают работу с

UU 2 .

ном

Изменение U позволяет не только регулировать ско-

рость, но и ограничивать токи в переходных режимах. Например, плавное увеличение напряжения якоря обеспечивает наиболее благоприятные условия пуска двигателя, ограничивая пусковые токи.

Схема включения двигателя в режиме динамического торможения приведена на рис. 4.13, а. Наклон статических характеристик зависит от величины

R (рис. 4.13, б).

доб









+ -

доб

а)

доб

б)

IМ ,

вном

1доб

Рис. 4.13. Схема включения (а) и статические

характеристики (б) ДПТ НВ в режиме динамического

торможения

Уравнения статических характеристик



доб

; КRrI

(4.22)

 КRrM

(4.23)

Рассмотрим режимы работы двигателя на естественных и искусственных характеристиках на примере упрощённого грузоподъёмного механизма с идеализированным моментом

нагрузки сМ (рис. 4.14).

Механизм содержит двигатель М1, например с возбуждением от постоянных магнитов, барабан с тросом Б1 и груз Г1. Для упрощения примем, что момент холостого хода

двигателя 0М и момент от сил трения в механизме тМ равны нулю:

М , .0

М (4.24)

В этом случае момент нагрузки сМ определяется

RR 

12 добдоб

только весом груза гР и радиусом барабана

rРМ 

Бгс

, то есть

В соответствии с уравнением движения электропривода в установившемся режиме работы момент двигателяМравен моменту нагрузки сМ , соответственно и установившийся

ток якоря cI определяется нагрузкой, то есть

КMI  (4.25)

номcc

Установившиеся скорости определяются точками пересечения механических характеристик двигателя 1 - 4 и нагрузки 5.

Схема на рис. 4.14, а соответствует подъёму груза. При

этом машина М1 работает в двигательном режиме со скоростью

. Величина ЭДС якоря



меньше

U на величину

ном

падения напряжения на сопротивлении якоря r, то есть

.1rIКrIЕU

 (4.26)

cномcном

Умножив левую и правую части формулы (4.26) на cI , с учетом (4.25) получим уравнение баланса мощностей:

где

IU - мощность, потребляемая от сети

cном

M - мощность, затрачиваемая на подъём груза;

1c

- мощность потерь в сопротивлении якоря.



(4.27)

cccном

rIMIU



В схеме на рис. 4.14, б по сравнению с рассмотренным выше случаем изменен знак напряжения якоря и груз опускается. Двигатель работает на характеристике 2 в режиме рекуперативного торможения со скоростью



а)

г)

д)

в)



cMc

U М1

ном

E М1

ном

1доб

М1



2доб



М1



е0











е0



Рис. 4.14. Установившиеся режимы работы грузоподъёмного

механизма

Величина ЭДС якоря

.22rIКrIЕU

больше

U :



ном



(4.28)

cномcном

Уравнение баланса мощностей:



(4.29)

cccном

где

IU - мощность, отдаваемая (рекуперируемая) в источ-

cном

rIMIU



ник питания.

Таким образом, потенциальная энергия опускаемого



I,M

груза преобразуется в электрическую и за вычетом потерь в









двигателе отдается в источник электрической энергии.

При неизменном напряжении сети

скорость опускания

R в цепь якоря (рис. 4.14, в). Двигатель имеет механиче-

1доб



может быть получена при введении

U пониженная

ном

скую характеристику 3 и работает в режиме противовключения. Уравнение баланса мощностей:



3 добccномс

RrIIUМ 

. (4.30)

При допущении (4.24) двигатель потребляет от сети ту же мощность, что и при подъеме груза. В активных сопротивлениях якоря рассеивается мощность, потребляемая от сети и электрическая мощность, которую двигатель генерирует при преобразовании механической энергии, поступающей от опускаемого груза. Таким образом, режим торможения противовключением является весьма неэкономичным.

Та же скорость опускания груза



 может быть

получена на характеристике 4 при включении двигателя в режиме динамического торможения (рис. 4.14, г). Уравнение баланса мощностей в этом режиме



4 добcс

RrIМ 

(4.31)

Режим динамического торможения более экономичен, чем торможение противовключением.

4.3.5. Двигатель независимого возбуждения как объект управления

Дифференциальные уравнения ДПТ НВ представлены системой (4.12). Магнитный поток Ф и ток возбуждения Iв связаны кривой намагничивания (рис. 4.4). Начальный участок данной кривой можно считать линейным, соответственно

Ф 

, (4.32)

вф

где Кф – константа.





При условии (4.32) индуктивность цепи возбуждения Lв постоянна и определяется формулой

Фp2

 , (4.33)

где р – число пар полюсов; wв – число витков обмотки возбуждения.

Электромагнитная постоянная времени обмотки возбуждения

, (4.34)



где rв - активное сопротивление обмотки возбуждения.

В области насыщения индуктивность обмотки возбуждения L

и электромагнитная постоянная времени

в нас

уменьшаются с ростом Iв.

Индуктивность L

определяется по формуле

в нас





dФ







pwL2

ввнас

 

. (4.35)





У двигателей мощностью от 1 до 1000 кВт постоянная времени возбуждения велика и лежит в пределах Тв = (0,2-5)с, причем Тв растет с ростом мощности двигателя.

Используя оператор дифференцирования р=d/dt , систему (4.12) с учетом (4.32), (4.34) запишем в виде

pIp





 

КФIМ





IК

ввв

;

КФIрrU



;



JpММ





ITrLrU

ввв

(4.36)

где Тя=L/r – электромагнитная постоянная времени якоря.

Для двигателей малой и средней мощности

Тя=(0,02÷0,1)с.

Для классических ДПТ индуктивность якоря L можно приближенно определить по формуле

L , (4.37)

 

ном

номном

где γ=0,6 для некомпенсированных и γ=0,25 для компенсированных двигателей.

Следует отметить, что в регулируемых электроприводах для сглаживания пульсаций тока в цепь якоря часто включается сглаживающий дроссель. В этом случае величину Т определяют с учетом параметров дросселя.

Структурная схема, соответствующая системе уравнений (4.36), приведена на рис. 4.15.

11ð

КфК

кФ

П1

U E

11ð

П2

Рис. 4.15. Структурная схема двигателя независимого

возбуждения

У двигателя независимого возбуждения два канала управления и, соответственно, два управляющих воздействия – напряжение якоря U и напряжение возбуждения Uв. Возмущающим воздействием является момент нагрузки Мс.

Наличие перемножителей П1, П2 (рис. 4.15) свидетельствует о том, что при управлении по цепи возбуждения ДПТ является нелинейным объектом даже при ненасыщенной магнитной системе. Дополнительную нелинейность вносит насыщение магнитной цепи. Это является существенным не-

достатком управления по цепи возбуждения.

























Кроме того, из-за больших значений Тв мало быстродействие привода при управлении по цепи возбуждения.

Наиболее часто в электроприводе используется управление по цепи якоря при постоянстве потока. В этом случае структурная схема ДПТ представляется в виде рис. 4.16.

КФ

Рис. 4.16. Структурная схема ДПТ НВ при постоянстве

Используя правила преобразований структурных схем, можно получить передаточные функции ДПТ по каналу управления Wу(р) и по каналу возмущения Wf (S):

 



 



1 КФ

где

ния; мени,

мущения.

(4.39) является характеристическим уравнением. Корни характеристического уравнения



Приравненный к нулю знаменатель выражений (4.38),

- коэффициент передачи по каналу управле-



 - коэффициент передачи по каналу воз-

КФyr

КФr

11ð

потока



 

- электромеханическая постоянная вре-

ТТ



КФ

ТТ

ммя

ТK

яf

(4.38)

;

12





ммя

(4.39)



где

 m

2,1

m 



ям

 

ТТТ

ммя



Если m≥4, корни уравнения вещественные отрица-

 

 

(4.40)

тельные:



, 

рр

В этом случае (4.38) соответствуют апериодическому звену второго порядка и ДПТ может быть представлен как последовательное соединение двух апериодических звеньев:

где



1;,1 

 



  

, (4.41)



рр

Если m<4, корни характеристического уравнения комплексные с отрицательной вещественной частью, что соответствует колебательному звену. В этом случае (4.38) можно записать в стандартной для колебательного звена форме

где

 





, (4.42)



2;1

ТТТТТ

ммя

При больших m для практических расчётов можно считать 0

Т . В этом случае ДПТ представляется апериоди-

ческим звеном

(4.43)

1рТ

 

рW

4.3.6. Механические переходные процессы в приводе с двигателем независимого возбуждения

Переходными или динамическими называются про-

цессы изменения во времени координат электропривода – ско-

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 208 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]