7.3. Пуск двигателя постоянного тока

независимого возбуждения до угловой скорости выше основной

Ранее был рассмотрен пуск двигателя до основной угловой скорости; при этом предполагалось, что в процессе пуска магнитный поток и напряжение сети ос­тавались неизменными и равными номинальным. Если воз­никает необходимость пустить двигатель до угловой ско-

рости выше основной, то обычно этот процесс совершается в два этапа — первый заключается в разгоне двигателя до основной угловой скорости с выведением его на естествен­ную характеристику и второй — в разгоне от основной уг-

Рис. 7.9. Принципиальная схема разгона двигателя постоянного тока независимого возбуждения до угло­вой скорости выше основной.

ловой скорости до требуемой, которая достигается ослаб­лением магнитного потока двигателя. Разгон двигателя до угловой скорости выше основной может быть произведен по схеме, приведенной на рис. 7.9, размыканием контактов выключателя К, до этого находившихся в замкнутом со­стоянии.

Рис. 7.10. Статические характеристики при ослаблении магнитного потока двигателя постоянного тока независимого возбуждения. а — механические; б — электромеханические.

Статические характеристики, соответствующие номиналь­ному и ослабленному магнитному потоку двигателя, по­казаны сплошными линиями на рис. 7.10. Если бы поток двигателя изменялся мгновенно, то переход с одной харак­теристики на другую происходил так, как показано штри­ховыми стрелками.

В действительности за счет индуктивности обмотки возбуждения магнитный поток изменяется во времени (скорость этого изменения определяется электромагнитной постоянной времени контура обмотки возбуждения), и

поэтому ток якоря и момент двигателя не достигают зна­чений, соответствующих I₁ и М₁ как показано на рис. 7.10, а изменяются по траекториям, изображенным сплошными линиями, отвечающим так называемым динамическим ме­ханическим характеристикам. В данном случае вследствие нелинейной зависимости угловой скорости двигателя от его магнитного потока, а также магнитного потока от тока возбуждения решение уравнений переходного режима це­лесообразно производить графо-аналитическим методом.

В общем случае исходные уравнения для расчета угло­вой скорости и тока двигателя при ослаблении его магнит­ного потока можно представить в виде

U= kФω + iR; (7.32)

kФi = M_С + J . (7.33)

Здесь не учитывается индуктивность якоря ввиду ее незначительности по сравнению с индуктивностью обмотки возбуждения.

Заменив k в (7.32) через k = U/Ф_номω₀, а в (7.33) — через k = M_НОМ/Ф_НОМ/I_НОМ, получим:

(7.34)

(7.35)

Определивi из (7.35) и подставив его в (7.34), а также разделив обе части полученного уравнения на UФ_ном/Ф, получим:

(7.36)

где Т_м — электромеханическая постоянная времени, отве­чающая естественной характеристике, или

(7.37)

где Ф_* = Ф/Ф_НОМ — относительное значение магнитного потока; ω_* = ω/ω₀ — относительная угловая скорость дви­гателя; Δω_с* — относительный перепад угловой скорости двигателя при нагрузке, равной М_с, и номинальном маг­нитном потоке; ω₀ — угловая скорость идеального холосто­го хода, соответствующая номинальному магнитному пото­ку.

Для решения (7.37) следует найти зависимость Ф_*= = f (t). На небольшом интервале изменения потока (рис. 7.11, а) можно принять зависимость между током возбуждения и потоком линейной; тогда изменение потока во времени определится по формуле

(7.38)

где Ф_нач*, Ф_кон* — начальное и конечное относительные значения магнитного потока двигателя; Т_э — электромаг­нитная постоянная времени контура обмотки возбуждения двигателя.

Кривую Ф_* = f (t), приведенную на рис. 7.11, б, разби­ваем на ряд отрезков с постоянными значениями потока на

Рис. 7.11, Кривые изменения магнитного потока.

а — в функции тока возбуждения; б — в функции времени,

каждом участке и с интервалом времени, соответствующим выбранному интервалу времени Δt. Имея зависимость Ф_* = f (t), легко найти и Ф_*² = f₁ (t), после чего (7.37) может быть разрешено в конечных приращениях. Расчет кривой угловой скорости ведется с первого участка, для которого известны начальная угловая скорость ω_нач* и среднее значение потока Ф_1* .

Приращение угловой скорости на первом участке можно определить по формуле

(7.39)

Начальная угловая скорость на втором участке равна:

Аналогично определяется приращение угловой скорости на втором участке и т. д.

По рассчитанным приращениям строится кривая угло­вой скорости двигателя при ослаблении магнитного потока(рис. 7.12, а). Для определения тока в цепи якоря двигателя при разгоне его путем ослабле­ния потока можно воспользо­ваться формулой (7.32) и после несложных преобразований при­вести ее к виду

i/I_к,з = 1 – Ф_*ω_* , (7.40)

где I_к,з = U/R — ток корот­кого замыкания.

Рис. 7.12. Кривые изменения ω_* = = f (t) (а) и i = f₁ (t) (б) при разгоне двигателя постоянного тока независи­мого возбуждения ослаблением его магнитного потока.

Примерный вид кривой i = ψ (t) при неизменном стати­ческом моменте дан на рис. 7.12, б. Конечное значение тока при этом

I_c,кон = I _с,начФ_нач*/Ф_кон* . (7.41)