Алексеев В.С. Основы электропривода. Часть 1

U

Ir

−=

1

0

ω

,

здесь r = r

а

+ R

Р

.

Примем

*

ω

0

ω

= ,

*

I

= ,

I

н

*

М

= ,

*

r

= ,

М

н

r

н

где

н

I

r =

- номинальное сопротивление двигателя. Это такое

сопротивление, которое при неподвижном якоре и номинальном

напряжении сети ограничивает ток в якоре

н

U

до номинальной величины.

После подстановки

***

11 rI

rrII

нн

−=−=

ω

, а так как

ннн

UIr

**

U

н

=

,

тогд

Если пренебречь реакцией якоря и предположить неизменность

магнитного потока Ф=Ф

Н

=сonst, тогда имеем:

В полученных выражениях вторая часть уравнения представляет

ой перепад скорости, выраженный в относительных единицах

Это равенство даёт возможность значительно упростить расчёт

мех и скоростных характеристик двигателя.

, если пр ять номинальными т и моме и I

*

=1, М

*

=1,

тогда

Δω

*

= r

*

.

есть

пада уг сительно

а

***

1 rI−=

ω

.

*

1 М−=

ω

**

r

.

соб

*****

rМrI ==Δ

ω

анических

Например ин ок нт

То при номинальном моменте величина относительного

пере ловой скорости численно равна отно му

сопротивлению якорной цепи двигателя.

24

2.2. Построение пусковых реостатных характеристик.

Расчёт пусковых сопротивлений

В момент пуска двигателя в хо , когда Е=СФ

ω

=0, пусковой ток

иметь большие значения, а на коллекторных пластинах появится

едопустимое искрение , что может привести к разрушению коллектора

и выхода

ю ограничения пусковых

ток . Одним из них являются сопротивления, включенные в цепь

якоря.

усковые сопротивления подбираются образом, чтобы ток

при

Для расчёта характеристик и величин сковых сопротивлений

удо пользоваться относительными величинами.

1 пmax Н

М

2

= е

, ,1 =

параллельно оси ординат.

Соединяют М

1

(точка А) с

ω

0

(точка О). Полученная прямая АО

соответствует первой пусковой характеристике и началу разгона

вигателя.

По мере разгона и достижения значения М

*

при

ω

*

(точка В)

выво еля

мгно к и электромагнитный момент

изменяются мгновенно. Происходит бросок тока до значения М

*

и

дви

е не достигает величины М

*

в точке пересечения с естественной

хар

н я

.

д

может

н

двигателя из строя. Поэтому для пуска двигателя в ход

применяют дополнительные устройства с цель

ов

П таким

пуске I

пmax

находился в пределах I

пmax

=(1,8÷2,5)I

Н

, а

I

пmin

=(1,1÷1,2)I

Н

.

пу

бно

Порядок расчёта пусковых сопротивлений следующий:

− Строят в относительных единицах естественную характеристику

(рис. 2.1, прямая ON).

− Задают значениями пусковых моментов М =М =(1,8÷2,5)М и

М

пmin

=(1,1÷1,2)М

Н

или в относительных диницах при

М

1

*

=(1,8÷2 5); М

2

*

=(1 ÷1,2), М

Н

*

1. Откладывают эти величины на оси

абсцисс и проводят вертикальные прямые

* *

−

д

−

2 1

дится первая ступень сопротивления. Угловая скорость двигат

венно измениться не может, но то

1

гатель продолжает разгоняться по новой реостатной характеристике.

− В точке С и Д ступени сопротивлений выводятся и двигатель

выходит на естественную характеристику.

Все построения реостатных пусковых характеристик производят

графически. И если на последней пусковой ступени при броске тока его

значени

1

актеристикой (точка N), то необходимо изменить принятые вначале

предельные з ачени М

1

*

и М

2

*

.

25

0

Если провести прямую из точки соответствующей значению М

Н

*

= 1

пер дикулярно оси моментов, то полученные отрезки аb; вc; сd и de

будут равны сопротивлениям в относительных единицах.

ля расчёта реальных сопротивлений используем соотношения:

f,

пен

Д

нп

r

af

еd

r

×=

1

;

нп

r

af

dc

r

×=

2

;

нп

r

af

сb

r

×=

3

.

Суммарный пусковой реостат:

нр

r

af

be

r

×= .

Сопротивление цепи якоря:

на

r

af

ab

r

×= ,

где … - ступени пускового реостата;

- суммарное сопротивление всех ступеней.

321

;;

ппп

rrr

р

r

Рис. 2.1 Пост

р

оение

р

еостатных п

у

сковых ха

р

акте

р

истик

ω

=f(М)

26

Для проверки

maxп

н

ар

I

U

rr

=+ , где

(

)

нn

II 5,28,1

max

÷

=

Можно рассчитать пусковые сопротивления и другим способом.

Для этого вначале строят естественную характеристику в реальных

единицах, и так же задавшись значениями I

1

=I

пmax

=(1,8÷2,5)I

н

и

I

2

=I =(1,1÷1,2)I

н

строят графически реостатные характеристики (рис.

2.2.

рассчитать пусковые сопротивления и другим способом.

Для этого вначале строят естественную характеристику в реальных

единицах, и так же задавшись значениями I

1

=I

пmax

=(1,8÷2,5)I

н

и

I

2

=I =(1,1÷1,2)I

н

строят графически реостатные характеристики (рис.

2.2.

пmin

).

пmin

).

Определяют

1

I

U

rrr

аробщ

=+= .

I

2

I

1

Рис. 2.2 Пусковые реостатные характеристики двигателя

независимого возб

у

ж

д

ения

ω

=

f

(

М

)

Это значение сопротивления соответствует длине отрезка аБ.

аБтr

общ

×

=

τ

,

аБ

r

т

общ

r

=где асштабный коэффициент м [Ом/мм].

27

С помощью

ределяют сопрот

аbтr

rп

×=

1

;

масштабного коэффициента по пусковой диаграмме

оп ивления ступеней.

bдтr

rп

×

=

2

; дктr

rп

×

=

3

; кБтr

rа

×

=

Расчёт проверяют по соотношению:

321 пппаобщ

rrrrr +

+

=

.

Пример 2.1. Построение естественной характеристики.

ля построения характеристики задаёмся параметрами

электродвигателя. Пусть имеем двигатель независимого возбуждения со

следующими номинальными данными:

Р

н

=5 кВт; U

н

=200 В; I

н

=26 А;

ω

н

=157 рад/сек.

еобходимо построить естественную механическую характеристику

в от осительных единицах.

начале определим номинальное сопротивление двигателя

Д

Н

н

В

[]

Ом

I

U

r

н

оминальное КПД:

н

46,8

26

22

==

0

=

Н

874,0

26220

10510

33

=

×

=

×

=

нн

н

IU

Р

η

Сопротивление якоря двигателя:

(

)

(

)

[

]

Омrr 5,015,0

нна

533,0874,0146,8

=

−

×

=

−

×=

η

.

31

Значение

3,1

157

533,026220

=

×

−

=

×

−

=

анн

I

кСФ

.

тсюда

=

rU

н

ω

[]

секр

к

U

н

/6,167

313,1

220

0

===

ω

. О

Относительное сопротивление якорной обмотки:

06,0

46,8

н

r

533,0

*

==

а

r

=

28

Приняв

1

*

0

=

ω

;

1

*

=

М

;

**

1

ωω

Δ−=

н

;

**

r=Δ

ω

, строим

теристику в относительных единицах:

*

ω

1=

06,0

**

==Δ r

ω

*

М

*

1

*

=

харак

29

*

0

ω

н

ω

М

Для построения характеристики в реальных единицах принимаем:

Рис. 2.3 Построение механической характери

в отно ительных единицах

стики

с

6,167

0

=

ω

р/с; 157

=

н

ω

р/с; Н.м. и

по мся чениям можно строить механ

Пример 2.2. Построить пусковой реостат для четырёхступенчатого

уска двигателя независимого возбуждения, имеющего следующие

паспортные данные:

049r

н

.

Решение:

Расчёт производим в относительных единицах:

1,3426313,1 =×==

нн

кIМ

имеющи зна ическую

характеристику.

п

Р

н

=32кВт; U

н

=200 В; I

н

=172А;

ω

н

=104 рад/сек; r

a

=0,

;

н

М

=

*

.

0

*

ω

=

Для построения характеристики достаточно двух точек с

ординатами: ко

1

*

0

*

==

ωω

; 0

*

=М ; 1.

2.

*

н

ω

; 1

*

=

М

.

Определим где

**

1

ωω

Δ−=

н

,

**

r=Δ

ω

.

049,0

*

=

×

==

нн

rr

По имеющимся данным строим естественную механическую

ику (ри и этом

2

*

1

=М ; 1,1

*

2

= ; 1

*

=М ; 1

*

0

= ; 951,0

*

=

н

ω

.

троим графи

на

rr

r

, отсюда

характерист с.2.4.), пр принимаем:

чески пусковые характеристики двигателя.

ивл в

951,0049,01

*

=−=

н

ω

.

М

н

ω

С

Для определения величин сопрот ений пуско ых ступеней

рассчитаем номинальное сопротивление.

Рис. 2.4 Расчет пуско стата двигателя вого рео

постоянного тока нез го возбужденияависимо

[]

Ом

I

U

r

н

28,1

172

220

===

30

Тогда соп овыхротивление пуск ступеней:

[]

Омr

ад

ef

r

нп

282,028,122,0

1

=×=×=

;

[]

Омr

ад

de

r

нп

16,028,1125,0

2

=×=×= ;

[]

Омr

ад

cd

r

нп

08,028,10625,0

3

=×=×= ;

[]

Омr

ад

bc

r

нп

051,028,104,0

4

=×=×=

.

Полное сопротивление пускового реостата:

573,028,1448,0 =×=×=

нр

r

ад

bf

R

.

Сопротивление якоря:

Воспо истик

мож

[

]

Омrr 0628,028,1049,0049,0

льзовавшись тем же построением реостатных характер

дно рассчитать пусковые реостатные ступени и ругим способом.

Для этого принимаем

н

II 2

1

=

; I

2

=

н

I1,1 .

[]

Ом

I

Rrr

н

раобщ

639,0

1722

220

2

=

×

==+=

υ

я исходя из соотношений: В этом случае сопротивления рассчитаютс

[]

Омr

тп

тр

44,0

r

общп

282,0639,0

1

=×=×= ;

[]

Омr

тп

рi

r

общп

16,0639,025,0

2

=×=×= ;

[]

Омr

тп

li

r

общп

08,0639,0125,0

3

=×=×=

;

на

=

×

=

×

=

31

[]

Омr

тп

lк

r

общп

051,0639,008,0

4

=×=×= ;

где

Если не учитывать изменения магнитного пото от действия

реакции якоря, то механическую и скоростную харак ристики можно

принять одинаковыми.

строить естественную характеристику двигателя, выбранного

о своему варианту (Приложение табл. 2.1.) в реальных и

отн

2.3. Построение тормозных характеристик.

Расчёт сопротивлений при торможении.

эффективно затормозить работающий механизм, после чего наложить

механический тормоз. Это позволяет избежать резких динамических

рывков при торможении. Так же электрическое торможение позволяет

отдавать энергию механизма, преобразованную в электрическую,

обратно в сеть.

Существуют следующие виды электрического торможения:

А. рекуперативное (генераторное);

Б. динамическое;

В. торможение противовключением (с активным и реактивным

моментом на валу).

А. Рекуперативное торможение получается в слу е перехода

двигателя с большой скорости на меньшую (1) или в случае работы

ода, когда частота вращения превышает угловую скорость

деального холостого хода двигателя – (2) (рис.2.5.).

1

**

=+=

ра

rr . тп

ка

те

Задание № 1 на самостоятельную работу.

1. По

п

осительных единицах.

2. Рассчитать пусковые сопротивления для выбранного двигателя.

Построить пусковые характеристики.

Электрическое торможение электропривода позволяет быстро и

ча

прив

и

В этом случае ЭДС по абсолютной величине превышает

напряжение сети и направление тока якоря меняется на обратное, т.е.

энергия отдаётся в сеть.

32

1

2

Рис. 2.5 Рекуперативное торможение двигателя постоянного тока

Уравнение механической характеристики при изменении

направления тока будут выглядеть:

2

1

кк

Механические характеристики тормозных режимов являются

продолжением характеристик двигателя из первого квадранта второй

или третьег р

МrU

а

+=

ω

.

во

рекуперативного торможения при мозном моменте равном 0,5М

н

в

случае работы двигателя на естественной характеристике и на

реостатной, при введённом сопротивлении в цепь якоря

из о в четвё тый.

Пример 2.2. Определить частоту вращения двигателя в режиме

тор

ад

rr 2

=

.

Данные двигателя используем из примера 2.1.

ешение:

еличина относительного сопротивления цепи якоря с введённым

доп ым сопротивлением:

Р

В

олнительн

189,0

46,8

533,02533,0

*

1

=

×

+

=

+

=

н

да

r

rr

r

33

Алексеев В.С. Основы электропривода. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.