6.5. Переходные процессы при изменении магнитного потока дпт нв
Индуктивность обмотки возбуждения ДПТ, как правило, существенно превышает индуктивность якорной цепи. Поэтому ток возбуждения и поток будут изменяться не мгновенно, а постоянно. Процесс изменения скорости и момента ДПТ при уменьшении магнитного потока иллюстрирует рисунок 6.10.
а) б)
Рис. 6.10. Переходные процессы в ДПТ при ослаблении магнитного потока
На рисунке 6.10 а показаны статические механические характеристики ДПТ при номинальном и ослабленном потоке (соответственно прямые 1 и 2) и динамическая механическая характеристика в виде пунктирной кривой 3.
На рисунке 6.10 б (в качестве примера) показаны зависимости от времени скорости и момента ДПТ в переходном процессе при ослаблении магнитного потока. Эти кривые соответствуют показанному на рисунке 6.10 а переходному процессу [2].
6.6. Регулирование координат электропривода в системе источник тока – электродвигатель
В рассмотренных ранее системах электропривода ДПТ питался от источника ЭДС, не зависящей от тока нагрузки. При питании ДПТ от источника тока (ИТ), который обеспечивает протекание по якорю тока, неизменного и независящего от ЭДС и сопротивления нагрузки (допустим I = Iном), электропривод получил название «система источника тока – двигатель» (ИТ–Д). Такая система приведена на рисунке 6.11.
Механические характеристики такого привода представляют собой вертикальные прямые линии (рис. 6.11в), т.е. являются абсолютно мягкими (момент не зависит от угловой скорости), а их положение (значение момента) определяется магнитным потоком, так как М=кфI=кфIном. Такие характеристики обеспечивают постоянство момента на валу ДПТ при любой его скорости, а сам электропривод приобретает свойства источника момента, управляемого по цепи возбуждения.
а)
б)
в)
Рис. 6.11. Система источника тока – двигатель: а) схема; б) электромеханическая характеристика; в) механическая характеристика
Такие электроприводы при введении обратной связи по скорости позволяют получать характеристики, пригодные и для целей регулирования скорости.
Рассматриваемый электропривод применяется для создания требуемого натяжения в обрабатываемом материале (изготовление проводов, бумаги и т. д.).
7. Электроприводы постоянного тока с двигателями последовательного и смешанного возбуждения
7.1. Механические и электромеханические характеристики двигателей постоянного тока последовательного возбуждения
В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели постоянного тока последовательного возбуждения ДПТ ПВ.
На рисунке 7.1 приведена схема включения двигателя последовательного возбуждения.
Рис. 7.1. Схема включения двигателя последовательного возбуждения
Обмотка возбуждения двигателя включена последовательно с его якорем, в связи с чем ток возбуждения, а следовательно, и поток возбуждения определяются нагрузкой на валу двигателя. Ток якоря одновременно является и током возбуждения.
Уравнение электромеханической характеристики:
(7.1)
Уравнение механической характеристики:
(7.2)
Внешне уравнения электромеханической (7.1) и механической (7.2) характеристик рассматриваемого двигателя не отличаются для соответствующих уравнений ДПТ НВ [1,4].
Если предположить,
что магнитный поток
от тока якоря имеет линейную зависимость,
то получим характеристики, представленные
на рисунке 7.2.
а) б)
Рис. 7.2. Электромеханическая (а) и механическая (б) характеристики ДПТ ПВ
Уравнения (7.1) и
(7.2) не могут быть использованы для
инженерных расчетов, так как в
действительности магнитная система
машины насыщена, и кривая намагничивания
весьма далека от прямой. Поэтому в
практических целях обычно пользуются
универсальными характеристиками для
серии машин, построенными в относительных
единицах (величинах):
и
(
)
– номинальные величины двигателя, Rп.я
= 0.
На практике
построение искусственных механических
характеристик производится на основании
данных каталогов,
где приводятся естественные характеристики
и
(рис.
7.3).
Рис. 7.3. Кривые
и
Когда известна естественная электромеханическая характеристика, значение скорости на искусственной характеристике при заданном токе якоря определяется по следующей формуле пересчета [1]:
.
(7.3)
Порядок построения искусственных характеристик
1. По каталожным данным строится естественная электромеханическая характеристика.
2. Задаваясь токами
нагрузок
…,
на естественной характеристике определяют
скорости
…
соответственно этим токам.
3. По формуле
пересчета определяют скорости
…
на искусственной электромеханической
характеристике.
4. Строят искусственную электромеханическую характеристику.
5. Пользуясь кривой
и электромеханической характеристикой,
строят кривую
,
т.е. механическую характеристику
двигателя.
Естественные и реостатные характеристики двигателя представлены на рисунке 7.4.
Рис. 7.4. Естественные и реостатные характеристики двигателя
При малых нагрузках магнитный поток незначителен, поэтому механическая характеристика мягкая. При больших нагрузках машина насыщается, поэтому механическая характеристика дальше жесткая, но в целом – она мягкая.
При идеальном
холостом ходе, когда
,
конечная скорость определяется величиной
остаточного потока:
.
Так как остаточный магнитный поток незначителен, то конечная скорость при идеальном холостом ходе может в десятки раз превышать номинальную скорость двигателя. Такое превышение значения скорости двигателя недопустимо по условиям прочности коллектора и бандажей, крепящих обмотку якоря. Для выпускаемых промышленностью двигателей последовательного возбуждения кратность допустимой максимальной скорости к номинальной составляет не более 4. Эти двигатели пускать без нагрузки и применять для привода с малым моментом сопротивления нельзя. Для устранения возникновения разноса в приводах с двигателями последовательного возбуждения недопустимо применение ременных и клиноременных и цепных передач, нужно применять жесткие передачи.