зеленов / eletsehomt48

ной для полного сопротивления цепи якоря

R=RОБМ+rТ=RК, то есть для такого же сопротивления, что и сопротивление контура динамического торможения, опре-

деляют скорости ω1, ω2, …, ωi для двигательного режима (см. рис. 2.66) или для режима противовключения (точка

ωi).

Вычисляя разности ω Д1 = ω Г1 −ω1 , ω Д 2 = ωГ 2 −ω2 , …, ω Дi = ωГi −ωi , откладывают их на ординатах, соответствую-

щих токам, выбранным ранее, но во II-м квадранте, получая, таким образом, электромеханическую характеристику двигателя для режима динамического торможения.

Построение электромеханических характеристик для режима динамического торможения двигателя с самовозбуждением можно выполнить и методом переходных характеристик. Последовательность вычислительных операций в этом случае следующая:

207

1) Задаваясь током, необходимо определять ЭДС для известного сопротивления R=RОБМ+rТ контура динамического торможения:

Еи1 = I1R , Еи2 = I2 R , …, Еиi = Ii R ;

2) Для этих же значений токов по предварительно

ределяются соответствующие потоки

3) Для выбранных значений токов рассчитываются соответствующие им скорости в режиме динамического торможения

Вне зависимости от метода построения электромеханической характеристики динамического торможения двигателя его механическая характеристика строится с помощью универсальной (для данного типа двигателя) характеристики М=f(I).

Механическая характеристика двигателя в режиме динамического торможения по внешнему виду несколько отличается от электромеханической характеристики, так как она содержит участок с ω=const (рис. 2.67).

Быстрое нарастание скорости в зоне малых моментов объясняется малой жесткостью естественной ме-

208

ωханической характеристики при небольших нагрузках. В зоне больших нагрузок момент двигателя уменьшается быстрее, так как одновременно

уменьшается и ток, и магнитный поток двигателя. Наличие -М участка с незначительным изменением скорости (ω≈const)

объясняется тем, что кривая намагничивания машины имеет небольшой участок с прак-

но на рис. 2.68. Если принять для этого участка Ф КI, то скорость двигателя по уравнению механической характеристики для режима динамического торможения запишется следующим образом:

ханических) характеристик

двигателя в этом режиме.

I

Рисунок 2.68

Расчет добавочного сопротивления rТ для схемы динамического торможения

209

двигателя с самовозбуждением производится также по ве-

личинам ЕМАКС и IДОП.

Обычно динамическое торможение с самовозбуждением применяют не как технологический режим с большим числом включений в час, а как аварийный режим. Поэтому токи возбуждения (IВ) допускают в 1,5-2 раза большие, чем IН, стремясь повысить тормозной момент и не опасаясь перегрева обмотки последовательного возбуждения.

При IВ¹IН величину ЕМАКС надо определять так:

для выбранного значения IВ=IДОП по переходной ха-

начальный момент торможения определяется ЭДС

2.8.3 Сравнительная оценка и области применения различных тормозных режимов двигателей постоянного тока

Рассмотрим вопрос о сравнительной оценке двух

210

диссипативных режимов торможения, то есть таких режимов, при которых работа электропривода сопровождается рассеиванием (dissipatio – рассеивание, лат.) запасенной кинетической энергии. Запас энергии превращается в тепловую энергию, выделяющуюся в сопротивлениях цепи якоря (а также при трении в подшипниках). Такие диссипативные режимы – это торможение противовключением и динамическое торможение. Сравнительная оценка должна проводится, естественно, при равных условиях работы, то есть для электроприводов равной мощности и с одинаковой начальной скоростью торможения. В качестве критериев сравнения примем быстродействие, величину потерь энергии за период торможения, точность остановки, сложность схемы (а, следовательно, и надежность) для получения режима торможения. В таблице 2.1 знаками «+» и «-» показаны преимущества и недостатки различных видов диссипативного торможения при сравнении по указанным основным критериям.

Из таблицы 2.1 видно, что по всем критериям, кроме быстродействия, предпочтение отдается динамическому торможению.

Однако для реверсивных электроприводов, у которых противовключение используется при реверсе двигателя, этот режим (противовключение) выбирается вне зависимости от стремления к снижению потерь или повышения надежности электропривода.

Для нереверсивных электроприводов предпочтение следует отдавать динамическому торможению.

Для реверсивных электроприводов, требующих точной остановки, применяют так называемое комбинированное торможение – вначале противовключение, а затем переключение на динамическое торможение (при ω=(0,3- 0,4)ωНАЧ).

211

Таблица 2.1 – Сравнительная оценка режимов торможения

Виды торможения

дежность)

Для нереверсивных электроприводов, требующих быстрой остановки, следует применять торможение противовключением.

2.9 Электромеханические свойства электроприводов при потенциометрических схемах включения якоря двигателя с независимым возбуждением

Рассмотренные ранее механические характеристики двигателей постоянного тока не позволяют получить так называемые «ползучие» скорости вращения исполнительного механизма в безредукторном приводе (или при небольших передаточных числах редуктора), то есть режимы работы с жесткой механической характеристикой при низких скоростях. Чтобы получить рабочую точку А можно ввести в якорь большое сопротивление (искусственная характеристика 1 на рис. 2.69) или существенно понизить напряжение питания якоря двигателя (характеристика 2).

В первом случае при реостатной характеристике система электропривода очень проста, но из-за незначительной жесткости такой характеристики нельзя обеспе-

212

незначительных потерях в цепи якоря, но это требует существенного усложнения и удорожания электропривода за счет необходимости использования регулируемого источника напряжения (электромашинного или вентильного) с

2.9.1 Уравнения электромеханических и механических характеристик

Для получения электромеханической характеристи-

213

ки двигателя с независимым возбуждением ω = f (IЯ ) при

шунтировании якоря внешним сопротивлением rШ необходимо вначале найти Е = f (IЯ ), пересчитать ее на зависи-

мость ω = f (IЯ ), а затем перейти к ω = f (М ), то есть к уравнению механической характеристики.

Уравнение Е = f (IЯ ) получается при решении систе-

мы уравнений, записанных для схемы шунтирования якоря в соответствии с рис. 2.70, где указаны обозначения всех используемых токов и напряжений:

Подставив значение IС из (2.112) в (2.110), полу-

чим:

UН - rШ IШ - rС IШ - rС IЯ = 0 , откуда

Е - UН -+rС IЯ rШ + rЯ IЯ = 0 , откуда rШ rС

214

В относительных единицах:

Уравнения (2.118) и (2.119) показывают, что механическая характеристика двигателя при шунтировании якоря линейна (СФН=const), так же как и механическая характеристика при подаче полного напряжения UН . Это

видно из сравнения (2.117) с уравнением естественной характеристики

ω = ω0 - ( rЯ М)2 .

СФН

Из уравнения (2.117) следует, что при М=0,то есть при идеальном холостом ходе, скорость вращения двигателя

Соотношение (2.120) показывает, что скорость идеального холостого хода при шунтировании якоря (ω0 Ш )

меньше такой скорости (ω0 ) в схеме без шунтирования (см.

рис. 2.69).

Жесткость механической характеристики при шунтировании якоря меньше, чем в схеме без шунтирования

215

(при естественной характеристике), что видно из неравенства:

Это также хорошо видно и из сравнения механических характеристик, показанных на рис. 2.69.

2.9.2 Анализ влияния параметров потенциометрической схемы на электромеханические свойства электропривода

При изменении величин сопротивлений rШ и rС по-

ложение электромеханической (механической) характеристики электропривода будет меняться. Изменение одного из этих параметров ( rШ =var при rС =const или rС =var при

rШ =const) позволяет легко проанализировать их влияние

на характеристики.

r Ш = v a r ! , r С = c o n s t . Для анализа необходимо рассмотреть характеристики при граничных значениях

меняющегося сопротивления rШ:

а) rШ=∞, то есть шунтирующая цепь оборвана, последовательно с якорем двигателя включено сопротивление rС. Таким образом, двигатель будет работать в соответствии с искусственной механической характеристикой, определяемой добавочным сопротивлением rС в цепи якоря. Скорость идеального холостого хода в этом случае

равна ω0.

Из уравнения (2.118) при rШ=∞ следует (учтя, что rШ+rС≈rШ):

б) rШ=0. В этом случае из уравнения (2.118) следу-

ет:

216