3.9 Электромеханические свойства двигателя постоянного тока смешанного возбуждения (дсв)

Двигатель смешанного возбуждения, принципиальная схема которого изображена на рис. 3.9.1, имеет две обмотки возбуждения – параллельную (независимую) и последовательную. Поэтому его свойства и характеристики занимают промежуточное положение между ДНВ и ДПВ. Практически МДС обмоток возбуждения действуют согласованно.

Естественные электромеханические характеристики ДСВ приводятся в каталогах. Благодаря наличию параллельной обмотки возбуждения ДСВ имеет скорость идеального холостого хода. При малых нагрузках, когда машина еще не насыщена, поток возрастает от прибавления к постоянному потоку параллельной обмотки потока последовательной обмотки возбуждения и скорость резко снижается (см. график на рис. 3.9.2). При больших нагрузках машина насыщается и хотя МДС последовательной обмотки растет, поток машины почти не меняется. Поэтому скорость снижается незначительно лишь за счет падения напряжения в цепи якоря. Чем больше МДС последовательной обмотки, т.е. чем больше нагрузка, тем мягче характеристики (пунктирные кривые на рис. 3.9.2)

При изменении подводимого напряжения характеристики перемещаются параллельно самим себе.

ДСВ позволяет иметь все три способа электрического торможения. Они имеют несколько особенностей по сравнению с тормозными режимами ДНВ и ДПВ. При ω>ω₀ двигатель переходит в режим с рекуперацией энергии в сеть. Ток в якоре и последовательной обмотке при этом меняет направление и может размагнитить машину. С увеличением тока тормозной момент нарастает очень медленно, а при больших токах может даже уменьшаться. Наибольший тормозной момент составляет (0,3÷0,7)М_Н и имеет место при ω=2ω₀.

Характеристики при этом во II квадранте, идут круто вверх (см. рис.3.9.3). Во избежание размагничивающего действия последовательной обмотки при переходе в данный тормозной режим ее шунтируют (отключают), превращая этим самым, двигатель в генератор независимого возбуждения. Поэтому механические характеристики во II квадранте превращаются в прямые (пунктир).

Режим противовключения практически не отличается от этого режима ДПВ.

Для перевода ДСВ в режима динамического торможения якорная цепь отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление. Поскольку ток в последовательной обмотке при этом изменит направление, машина будет размагничиваться. Поэтому обычно эту обмотку возбуждения отключают и торможение осуществляется только при обмотке параллельного возбуждения. Механические характеристики при этом имеют вид штриховых прямых, как показано на рис. 3.9.4.

3.10 Расчет тормозных сопротивлений для двигателей постоянного тока

Величина тормозного сопротивления для ступени противовключения двигателя последовательного возбуждения, которое нужно ввести в цепь якоря для осуществления тормозного спуска груза, может быть определена из выражения допустимого тока якоря, который протекает по якорю в этом режиме.

, откуда

, где ; R_П – пусковое сопротивление.

Ступень противовключения соединяется последовательно с пусковым сопротивлением (см. схему ри. 3.10.1).

Величина Е_макс, соответствующая I_доп и максимально возможной скорости ω_макс, определяется из выражения:

Величина ω_МАКС определяется из условий двигательного режима, предшествующего противовключению, по минимальной величине М_С, а величина ω_е – из естественной характеристики по I_доп.

Тормозное сопротивление для режима динамического торможения ДПВ с независимым возбуждением рассчитывается так же из условий ограничения броска тока в начальный момент торможения до допустимого значения I_доп. Т.к. в этом режиме он отрицателен, а U=U_Н=0, то

, где

R_Я – сопротивление обмотки якоря без сопротивления обмотки возбуждения (она включена отдельно на напряжение сети). Подставляя вместо Е-E_МАКС, а вместо I_я – допустимый ток I_доп получим, решив выражение относительно R_m:

.

Е_макс определяется исходя из следующего: т.к. при динамическом торможении с независимым возбуждением сопротивление R_доб подбирается таким, чтобы ток в обмотке возбуждения был номинальный, то Е_макс будет во столько раз больше Е_н, во сколько ω_макс>ω_н. Поэтому

.

Расчет сопротивления ступени противовключения для ДНВ и сопротивления динамического торможения выполняются так же, как и для ДПВ, с той лишь разницей, что максимальная скорость, с которой двигатель переводится в тормозной режим, принимается равной ω₀. Поэтому и для нерегулируемых двигателей при противовключении и, соответственно при динамическом торможении:

Для регулируемых двигателей за начальную скорость торможения принимается набольшая скорость в двигательном режиме ω_m при наименьшем М_с. Тогда

.

В случае торможения ДНВ с ослабленным потоком, так же как и ДПВ, необходимо учитывать, что до начала торможения двигатель работает с повышенной скоростью ω_макс и ухудшенными условиями коммутации, приводящим к снижению I_доп. Поэтому в расчетные формулы вместо I_доп нужно подставлять .

Расчет тормозного сопротивления для режима динамического торможения ДСМ с подпиткой последовательной обмотки возбуждения ничем не отличается от расчета Rm для ДПВ. Если последовательная обмотка при торможении отключается (не принимает участия), в выражение:

подставляется Е_макс, определяемая только потоком параллельной обмотки возбуждения, т.к. при вращении включенного в сеть ДСМ со скоростью ω₀ его ЭДС=U_сети=U_Н и через якорь и последовательную обмотку возбуждения ток не проходит. Поэтому , откуда.

При этом ω₀ берется из графика естественной характеристики, а ω_макс – из той же характеристики по минимально возможному М_С.

Сопротивление, включаемое в цепь якоря ДНВ для получения желаемой скорости, например, тормозного спуска груза в режиме рекуперативного торможения при заданном тормозном токе I_Яm=I_Ядоп, может быть определенно из уравнения электромеханической характеристики с учетом знака тока (он отрицателен)

,

откуда полное сопротивление якорной цепи:

, где ω_m – скорость, которую нужно иметь при тормозном спуске груза.

Тормозное сопротивлении

Можно определить Rm задаваясь не тормозным током, а тормозным моментом Мm. С учетом знака момента

Подставив в это выражение вместо ω скорость, заданную скорость ω_m, а вместо M – величину тормозного момента, получим

, .