Механические характеристики двигателя смешанного возбуждения (дсв) и его тормозные режимы

У двигателя смешанного возбуждения, имеющего две обмотки возбуждения: одна параллельного (независимого), другая последовательного возбуждения, Обычно они включаются согласно. Поэтому поток машины определяется суммой МДС:

.

При холостом ходе поток создается МДС обмотки независимого возбуждения. Поэтому скорость идеального холостого хода имеет конечное значение, равное:

.

Вообще поток этого двигателя зависит от нагрузки на валу, следовательно, от тока якоря. Однако, в отличие от ДПВ, зависимостьза счет МДС параллельной обмотки смещена от начала координат на величину(см. кривую намагничивания). Ток якоря, соответствующий полностью размагниченному двигателю, может быть определен из выражения дляF_BприF_B= 0. Соответственно, естественная электромеханическая характеристика ДСВ повторяет форму характеристики ДПВ, если ось координат сместить вправо на значение этого тока.

У ДСВ, выпускаемых промышленностью, соотношение МДС обмоток возбуждения при номинальном режиме такое: , что соответствует.

При таком соотношении поток холостого хода соответствует (0,750,85)Ф_Н, а₀= (1,31,6)_Н. Естественные электромеханические характеристики ДСВ приводятся в каталогах. Их можно рассчитать по формулам электромеханической и механической характеристик ДПВ с использованием универсальной кривой намагничивания. Естественная и ряд искусственных механических характеристик ДСВ, соответствующих наличию в цепи якоря добавочного сопротивления, изображены на рис. При малых нагрузках, когда машина еще не насыщена, поток возрастает от прибавления к постоянному потоку параллельной обмотки потока последовательной обмотки и скорость значительна снижается. 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.

При изменении подводимого к двигателю напряжения характеристики перемещаются параллельно самим себе. При реверсировании ДСВ в целях сохранения согласного действия обмоток возбуждения изменяется направление тока только в обмотке якоря (изменяется полярность напряжения на зажимах якоря) согласно приведенной схеме.

ДСВ допускает все три способа торможения. При>₀двигатель переходит в тормозной режим с рекуперацией энергии в сеть. Ток в якоре и последовательной обмотке возбуждения при этом меняет направление, что 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_Ни имеет место при= 2₀. Характеристики при этом воIIквадранте, идут круто вверх (см. рис.).

Во избежание размагничивающего действия последовательной обмотки при переходе в данный тормозной режим ее шунтируют (отключают), превращая двигатель в генератор независимого возбуждения, поэтому механические характеристики воIIквадранте превращаются в прямые (пунктир).

Режим противовключения ДСВ применяется при спуске груза и для быстрой остановки двигателя при реактивном моменте сопротивления. В 1-м случае в цепь якоря вводится добавочное сопротивление, чтобы момент двигателя при = 0 был меньшеМ_С(см. график).

Двигатель будет останавливаться по АВСи перейдет в режим тормозного спуска на участкеСD. Для торможения противовключением при реактивномМ_Снеобходимо на ходу поменять полярность питания обмотки якоря, как при реверсировании.

Для осуществления режима динамического торможения якорная цепь двигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление. Поскольку ток в якоре и последовательной обмотке изменит направление, машина будет размагничиваться. Механические характеристики при этом будут иметь вид, изображенный на графике. Обычно при динамическом торможении ДСВ последовательную обмотку возбуждения отключают, и торможение осуществляют только при одной обмотке независимого (параллельного) возбуждения. Механические характеристики в этом случае будут прямыми, проходящими через начало координат.

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 режиме противовключения.

, откуда ,

где R_Д=R_Я- сопротивление якорной цепи двигателя,R_П– пусковое сопротивление.

Тормозное сопротивление в режиме противовключения соединяется последовательно с пусковым сопротивлением (см. схему).

Величина Е_макс, соответствующаяI_допи максимально возможной скорости_макс, определяется из выражения:.

Величина _Енаходится из естественной характеристики по допустимому токуI_доп. Величина_максопределяется из условий двигательного режима, предшествующего противовключению, по минимальной величинеМ_с.

Тормозное сопротивление для режима динамического торможения ДПТ с независимым возбуждением рассчитывается так же исходя из условий ограничения броска тока в начальный момент торможения до допустимого значения. Т.к. в этом режиме , ибоU= 0,то подставляя вместоЕ–максимально возможную ЭДС, а вместоI_я– допустимый токI_допполучим, решив выражение относительноR_m:.

Е_максопределяется исходя из следующего. Сначала определяется исходя из двигательного режима ЭДС при номинальной скорости и номинальном токе. Т.к. при динамическом торможении двигателя независимого возбуждения сопротивление в цепи возбуждения подбирается таким, чтобы в ней был номинальный ток, тоЕ_максбудет во столько раз большеЕ_н, во сколько_макс>_н. Поэтому.

В случае торможения в 2 ступени они для 1-го и 2-го пиков тока рассчитываются соответственно по формулам: , где;

, где .

Расчет сопротивления ступени противовключения для ДНВ выполняются так же, как и для ДПВ, с той лишь разницей, что максимальная скорость, с которой двигатель переводится в тормозной режим, принимается равной ₀. Поэтомуи для нерегулируемых двигателей:.

Аналогично сопротивление динамического торможения для нерегулируемых ДНВ

.

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

.

В случае торможения ДНВ с ослабленным потоком, необходимо учитывать, что до начала торможения двигатель работает с повышенной скоростью _макси ухудшенными условиями коммутации, приводящим к снижению величиныI_доп. Поэтому в расчетные формулы вместоI_допнужно подставлять.

Расчет тормозного сопротивления для режима динамического торможения двигателя смешанного возбуждения (ДСВ) с подпиткой последовательной обмотки ничем не отличается от расчета Rm для двигателя последовательного возбуждения. Если последовательная обмотка при торможении отключается (шунтируется), в выражении: , подставляется Емакс, определяемая только потоком параллельной обмотки возбуждения, т.к. при вращении включенного в сеть ДСВ со скоростью₀его ЭДС = Uсети и через последовательную обмотку возбуждения ток не проходит. Поэтому, откуда,

₀берется из естественной характеристики двигателя, а_макс– из той же характеристики по минимально возможному моменту М_с.

Сопротивление, включаемое в цепь якоря для режима генераторного торможения с рекуперацией энергии в сеть, в случае ДНВ, когда >₀, определяется исходя из следующего: выражения, откуда полное сопротивление якорной цепи:, где_m– скорость, которую нужно иметь при тормозном спуске груза, аI_m- тормозной ток, которым задаются.

Тормозное сопротивление .

Можно определить R_mзадаваясь не тормозным током, а тормозным моментом Мm:.

Подставляя сюда вместо скорость, с которой желательно спускать груз, равнуюm, а вместоM– величину тормозного момента, получим, откуда.