Elektrichesky_privod_Kosmatov_V_I_2012

При номинальном магнитном потоке уравнения (3.27) и (3.28) идентичны и эти характеристики совпадают. Относительный перепад

скорости н* Rя* . Относительный ток короткого замыкания об-

ратно пропорционален Rя*

Собственное сопротивление якорной цепи двигателя , в связи с чем ток короткого замыкания на естественной характеристике двигателей средней и большой мощности превышает номинальный ток

Iк.з 10 20 .

I я н

Он значительно превышает , допустимый по условиям коммутации, т.е. двигатели имеют перегрузочную способность по току и моменту при потоке Фн

м М доп 2 2,5

Мн

Относительный перепад скорости для двигателей указанной мощности лежит в пределах 0,0150,03, а для двигателей малой мощности 0,150,3, т.е. на порядок ниже. Причѐм, так как двигатели небольшой мощности не имеют компенсационной обмотки, из-за продольной составляющей поперечной реакции якоря с изменением нагрузки происходит снижение Ф, что приводит к нелинейному характеру

характеристики f (M ) (кривая 1 на рис. 3.5).

60

3.4. Искусственные статические характеристики электропривода с ДПТ НВ

Для управления работой двигателя (пуск, торможение, регулирование скорости) осуществляются необходимые изменения параметров и воздействий, определяющих его механические и электромеханические характеристики. В соответствии с (3.12) и (3.13) такими параметрами и

воздействиями являются: суммарное сопротивление якорной цепи Rя ,

магнитный поток Ф , приложенное к якорной цепи напряжение U . Характеристики, соответствующие изменяемым параметрам двигателя или специальным схемам его включения , называются искусственными.

Характеристики, полученные путѐм изменения Rя (введение добавочных сопротивлений Rп. я ), называются реостатными характеристиками электропривода ( см. рис. 3.6 ). При этом суммарное сопротивление якорной цепи Rя увеличивается, ограничивается ток короткого замыкания Iк.з U н /(Rя Rп. я ) ,уменьшается модуль жѐсткости стати-

ческой характеристики (кФ)2 , скорость идеального холостого

с Rя

хода не изменяется он Uн / кФ , между током и моментом, если не учитывать реакции якоря, сохраняется пропорциональность

МкФI я сI я ,

амеханические и электромеханические характеристики отличаются друг от друга только масштабом по оси абсцисс (рис. 3.6,б).

Введение резисторов в якорную цепь двигателя является наиболее простейшим способом регулирования скорости электропривода, ограничения тока (момента) короткого замыкания двигателя, позволяет осуществить реостатный пуск. Характеристика с суммарным сопротив-

лением Rя Rн U н / Iн даѐт возможность определить сопротивления на различных реостатных характеристиках графическим способом

Искусственные характеристики f (I я ) , f (M ) при ослаблении магнитного потока Ф путѐм уменьшения тока возбуждения двигателя I в < Iв н при U U н , Rпя =0 представлены на рис. 3.7, при-

чѐм электромеханические и механические характеристики отличаются друг от друга, т.к. пропорциональность между током и потоком нарушается

МкФi я ;

Мк.з кФi к.з ,

т.е. при уменьшении Ф при одном и том же значении Iк.з U н / Rя момент короткого замыкания снижается. Модуль жѐсткости

к2Ф2 M к.з уменьшается, статизм увеличивается.

сRя 0

Рис. 3.6 Схема электропривода (а) и реостатные характеристики

f (M ) , f (I я ) (б)

62

Изменение напряжения, подведѐнного к якорю двигателя при номинальном потоке Фн , является в регулируемом электроприводе ос-

новным управляющим воздействием. Как правило, изменение напряжения U возможно только в сторону уменьшения от U н , причѐм для мощных двигателей это ограничение является жѐстким из-за ухудшения коммутации при напряженииU >U н .

Как следует из уравнения

при изменении напряжения пропорционально изменяется скорость идеального холостого хода он U н / кФ , а модуль статической жѐсткости

характеристики имеют вид параллельных прямых на рис. 3.8.

В отличие от ослабления поля, изменение напряжения позволяет не только изменять скорость, но и ограничивать ток короткого замыка-

ния Iк.з U н / Rя . Плавное изменение напряжения на якоре от 0 до

U н обеспечивает плавность пуска двигателей.

63

Рис. 3.8 Электромеханические и механические характеристики при различных напряжениях

3.5 Тормозные режимы работы электропривода с ДПТ НВ

Выше была рассмотрена работа электропривода в двигательном режиме, чему соответствуют механические характеристики в 1 и 3 квадрантах .Однако этим не исчерпываются возможные режимы работы электропривода и его механические характеристики. Весьма часто в современных электроприводах необходимо быстро и точно остановить механизм или изменить направление его движения. Быстрота и точность, с какой будут проделаны эти операции, во многих случаях определяет производительность машин и механизмов, а иногда и качество выпускаемой продукции. Во время торможения или перемены направления движения (реверса) электропривод работает в тормозных режимах на одной из механических характеристик, соответствующих осуществляемому способу торможения. Графическое изображение механических характеристик для электропривода с ДПТ НВ для различных режимов представлено на рис. 3.9.

64

Рис. 3.9. Механические характеристики электропривода ДПТ НВ при различных режимах работы

На рис. 3.9, кроме участка характеристик двигательного режима (первый квадрант), показаны участки характеристик в квадрантах 2 и 4, характеризующих возможные способы генераторного электрического торможения, когда механическая энергия, поступившая с вала машины, преобразуется в электрическую энергию и передаѐтся через силовые выводы электродвигателя.

В зависимости от того, куда поступает электрическая энергия, различают три способа электрического торможения.

1.Тормозной с отдачей энергии в сеть (рекуперативное ) или генераторный режим работы параллельно с сетью

Для осуществления рекуперативного торможения электропривода необходимо выполнить условие E >U , ( > 0 ). При этом ток якоря меняет знак и становится отрицательным

65

электрическая мощность Р1 поступает к двигателю из сети и передаѐтся на вал двигателя Р2 за вычетом потерь, 0 > , >0, момент в соответствии с (3.31) положительный.

Вгенераторном режиме U < Е , > 0 , I я <0, <0, а момент

М/ <0 и является тормозным; механическая мощность Р2 с

вала двигателя передаѐтся в сеть Р1 за вычетом потерь.

Режим рекуперативного торможения широко применяется в электроприводах подъѐмно – транспортных машин, в системах электроприводов с управляемыми преобразователями в якорной цепи и цепях обмотки возбуждении (рис. 3.10).

На рис. 3.10,а во втором квадранте представлены характеристикиf (M ) , f (I я ) для рекуперативного торможения при сопров-

лениях Rя и Rя > Rя . В установившемся движении электровоза, трам-

вая под уклоном МТ М с , что обеспечивает определѐнную скорость их движения. Как видно, установившаяся скорость движения зависит от сопротивления якорной цепи ( 2 > 1 ), однако при этом увеличиваются потери Рэл и снижается мощность,отдаваемая в сеть.

Режим рекуперативного торможения возможен также при усилении магнитного потока Ф1 ,Ф2 на участках, где > 0 (отрезки 1-2,

3-4) на рис. 3.10, в.

В системах с управляемыми преобразователями в якорной цепи режим рекуперативного торможения происходит при реверсе напряже-

66

ния, когда > 0i , а также при активном моменте статических сопро-

тивлений M c со скоростью c (рис. 3.10,г).

2.Торможение противовключением или генераторный режим последовательно с сетью

В режиме противовключения изменяется знак скорости двигателя при сохранении знака момента, или знак момента при сохранении знака скорости.

Первый случай имеет место при воздействии активного момента статической нагрузки M c , превышающего момент короткого замыка-

ния M кз на данной характеристике (рис. 3.10,б), четвѐртый квадрант.

Во втором случае при реверсе напряжения U ЭДС двигателя E будет совпадать с ним и ток якоря определится выражением

I я ( U E) / Rя ,

что соответствует характеристике, расположенной во втором квадранте (рис. 3.10,б). Для ограничения тока (момента) в этом режиме добавочное сопротивление в якорной цепи можно определить по формуле

Врежиме противовключения энергия поступает в электропривод

исо стороны механизма Р2 , и от сети Р1 и рассеивается в сопротивлении якорной цепи

67

Рис. 3.10. Механические и электромеханические характеристики электропривода в режиме рекуперативного торможения (а, в, г); проти-

вовключения (б); динамического торможения (в, г).

68

3. Динамическое торможение или генераторное независимо от сети

Для осуществления этого вида торможения необходимо, чтобы якорь двигателя был отключен от сети и замкнут на сопротивление (или накоротко), обмотка возбуждения получает питание, а якорь вращается, вырабатывая ЭДС

E=kФ .

Ток якоря меняет свой знак

I я Rя

кФ

и момент двигателя становится тормозным. Сопротивление динамического торможения определяется начальным значением Енач и допус-

тимым значением тока I ядоп

Схема включения двигателя в режиме динамического торможения и механические характеристики электропривода представлены на рис. 3.10,в. Характеристики проходят через начало координат и расположены во втором и четвѐртом квадрантах. Энергия, поступающая с

вала, рассеивается в сопротивлениях якорной цепи Rя и Rд.т .

69