Алексеев В.С. Основы электропривода. Часть 1

Мощность, потребляемая из сети:

[

]

кВтUIР 2,24110220

1

=

×

=

Мощность, поглощаемая в сопротивлении якорной цепи:

[

]

кВтrIР

обща

3814,3110

22

=×=×=

Мощность, подводимая с вала (без учёта потерь холостого хода):

[

]

кВтРРР

а

142,2438

12

=

−

=

−

=

3. При рекуперативно тормо ениим ж угловая скорость двигателя:

[]

р

IrU

ан

3,114

062,0140220

=

×

сек/

кк

22

+=+=

ω

0

ω

(3) 114.3

рад/сек

н

ω

-М 0

258 344 382 М

62,8 (1)

(2)

52,3

ω

−

ример 2.7. Электродвигатель постоянного тока независимого

нные: Р

н

=42 кВт; U

н

=100 В;

I

н

=446 А;

ω

н

=78,7 рад/сек; r

а

=0,0125 Ом; r

в

=9,45 Ом.

ащение лебёдку подъёмного крана.

Рис. 2.10 Характеристики к примеру 2.6

П

возбуждения имеет номинальные да

Двигатель приводит во вр

44

пределить:

двигателя

ω

1

=84 рад/сек.

Режим работы и углов

Ом, а момент сопротивления М

С

Построить для всех слу

Решение:

Номинальный ток возбуждения

О

1. Режим работы двигателя

тока в якоре и величину момен

при спуске груза, а так же величину

та на валу при частоте вращения

ую скорость двигателя при подъёме

ение r

д

=0,325

=637 Н·м.

чаев механические характеристики.

:

2.

груза, если в цепь якоря включено добавочное сопротивл

3.

ериПот вращения считать постоянными.

1.

[]

А

U

i

н

6,11

110

===

r

в

вн

45,9

Значение

[]

радсВ

rIU

кСФ

н

анн

/33,1

7,78

0125,0446110

⋅=

×

−

===

ω

лостого хода:

Угловая скорость хо

[]

секр

U

н

/7,82

110

0

===

ω

к

33,1

Ток, протекающий в двигателе при опускании груза:

[]

А

r

кU

I

а

н

138

0125,0

8433,110

1

−=

×

1

−

ω

−

= =

с

еличина электромагнитного момента:

Двигатель работает в режиме рекуперативной торможения

отдачей энергии в судовую сеть.

В

[

]

..мН

(

)

18313833,1кIМ

−

=

−

×

=

Пот вращения: ери

[]

кВт

РrUrIIU

Р

нвннаннн

вр

22,3

1000

2

=

−−−

=Δ

Момент потерь вращения:

45

[]

..9,40

7,78

1022,3

3

0

мН

Р

М

н

вр

=

×

=

Δ

=

ω

Мо на валу:

мент

[

]

..2249,40183

0

мНМММ

В

−

=

−

=

−

=

Отсюда, в режиме рекуперативного торможения, при угловой

скорости

ω

1

=84 р/сек, двигатель имеет тормозной момент на валу:

М

В

=-224 Н·м

2. Д пля одъёма груза определяем номинальный момент двигателя:

[]

..6,533

7,78

42000

Р

М

н

=== мН

н

ω

Угловая :

скорость при подъёме груза

()

(

)

()

[]

секр

СФ

rrМ

СФ

U

дасн

/8,38

33,1

3, 2500125,0637

33,1

110

22

−=

+

×

+

−=−=

ω

о есть, включенный на подъём груза двигатель, под действием

ого момента работает в режиме торможения, опуская груз

й скоростью

ω

Т

= -38,8 рад/сек.

Т

статическ с

посадочно

[

]

секд /ра

ω

84 [рад/сек] 100

(1)

0

ω

н

ω

500 637 1000

-М

ние №2 на самостоятельную работу.

-224 533,6 М [Н.м.]

- 38,8

Рис Хар. 2.11 актеристики к примеру 2.7

Зада

46

Для своего выбранно (см задание 1) бхо имо:

) Рассчитать величину ивления, включенного в цепь якоря

орможении, когда, работая в

генераторном режиме, развивает тормозную скорость

ω

Т

= 0,5

ω

н

, при М

с

= М

н

.

Какую угловую скорость

ω

Т1

будет развивать электродвигатель,

если будет закорочен: r

Т

=0 при М

Т

=М

н

?

отивление необходимо ввести в цепь якоря, чтобы в

режиме противовключения, при активном моменте на валу частота

вращения двигателя была

Т

=0,1

ω

н

, при М=М

н

.

3) Определить часто я двигателя в режиме

нной

ря

сопротивлении r

д

= 2 r

а

.

ских характеристик при

и от вращения двигателей независимого или

параллельного возбуждения.

от значения и характера

татического момента на валу.

ой характери ки

дго

элек

ω

двигателя

сопрот

еском т

тродвигатель

. нео

1

двигателя при динамич

якорь

2) Какое сопр

Какое сопротивление необходимо ввести в цепь якоря, чтобы при

М=М

н

частота вращения двигателя была равна нулю (стояние под

током)?

ту вращени

рекуперативного торможения при М

Т

=0,2М

н

на естестве

характеристике и на искусственной, при введённом в цепь яко

2.4. Построение механиче

регулирован и част ы

Под регулированием частоты вращения электродвигателей

понимается принудительное изменение его угловой скорости с

помощью специальных устройств независимо

с

Из уравнения механическ сти

2

кк

МrU

−=

ω

льно различных способа

регулирования част игателя:

1. Регулирование ивления в цепи якоря;

2. Регулирование возбуждения;

3. Регулирование дводимого к двигателю

ия в цепи якоря в свою

бя:

следует, что возможны три принципиа

оты вращения дв

изменением сопрот

изменением потока

изменением п

нием сопрот

о

напряжения.

1. Регулирование и

очередь включает в се

змене ивлен

47

А) реостатное регулиров

Это регулирова в цепи якоря.

о

ание.

й характеристики:

ние путём изменения сопротивления

Уравнение механическ

(

)

2

кк

ра

−=

ω

,

rrМ

U

+

где

иапазон регулирования частоты вращения двигателя

огра

т а о и

нагрева электродвигателя, что М

доп

=М

н

, то

М

КЗ

СФк = .

Д

ничивается по верхнему пределу – скоростью на естественной

характерис ике, по нижнему – наибольшему тклонен ю момента

статической нагрузки ΔМ

сТдоп

, приводящего к остановке двигателя. Если

принять по условию

=М

н

+ΔМ

сТдоп

, в этом случае:

⎟

⎠

⎜

⎝

+

−=

допсТн

н

ММ

.

0min

1

ωω

⎞⎛

М

Рис. 2.12

Значение скорости двигателя на искусственных реостатных

характеристиках могут быть определены графическим способом.

еристиках (см. 2.1), так

и расчётным путём при заданном I

н

, если известна естественная

характеристика. В этом случае значение искусственной

Как это было показано на пусковых характ

и

реостатной скорости для номинальных значений можно

определить, зная величину введённого в цепь якоря

опротивления r

p

: с

48

⎟

⎠

⎞⎛

⎜

⎝

−=

рн

r

1

0..

ω

, где

+

ра

rr

ω

н

I

U

r

=

.

н

В случае если известна вел

выражение, можно пол

ичина скорости

ω

нр

, преобразуя это

при учить величину сопротивления,

эту скорость: введении которого можно получить

а

рн

нр

rrr −

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

−=

0

..

1

ω

Б) Регулирование частоты вращения при шунтировании якоря.

Этот способ нашел применение там, где нужны небольшие

скорости двигателя при относительно жёсткой механической

характеристике.

Уравнение механической характеристики:

()

па

rАr

к

М

А

×+−=

2

0

ωω

Уравнение скоростной характеристики:

()

па

rАr

к

I

А ×+−=

0

ωω

,

пш

ш

rr

r

А

+

=

. где

Механическая и скоростная характеристики показаны на

рисунке 2.13, где:

1 - естественная характеристика,

2 - реостатная характеристика,

3 - Характеристика при шунтировании якоря.

ω

0

1

M

I

Ш

LM

+

-

r

П

I

а

I

П

r

Ш

3

2

M (I)

M

сТ

ω

01

49

Рис 2.13 Механи еская и скоростная характеристики

пульсное регулирова .

. ч

В) Им ние

Рис. 2.14

Периодическое замыкание и размыкание транзисторного или

тиристорного ключа к позволяет изменять скорость двигателя

или поддерживать её неизменной.

Уравнение механической характеристики:

()

2

к

rrМ

к

U

экваср

ср

+

−=

ω

,

(

)

ε

−

= 1

рэкв

rr , где

21

1

tt

t

+

=

ε

- скважность,

t

1

- ключ к

Если двигатель работает на естественной рактеристике то

ε

=1. Если сопротивление полностью введено в цепь якоря, то

ε

=0.

между характеристиками и является областью

лирования частоты вращения. Среднее значение тока:

замкнут, t

2

- ключ к разомкнут.

ха

Диапазон этими

регу

()

ра

ср

rr

ЕU

I

ε

−+

−

=

1

2. Ре уждения, а значит и

потока в судов случае, когда необходимо

получить част й. В этом

,

гулирование уменьшением тока возб

ом приводе, применяется в том

оту вращения двигателя больше номинально

случае в цепь обмотки возбуждения вводится дополнительное

сопротивление, и ток возбуждения снижается, а значит, снижается и

поток. В случае неизменного статического момента на валу М

сТ

=const

снижение потока вызывает снижение электромагнитного момента, а так

как М=М

сТ

, то для неизменного М=СФI, с уменьшением потока растёт

ток I, растёт и угловая скорость.

50

Механическая 5.

Рис. 2.15 Механическая ( тная (б) характеристики

п ь

корости, так как ослабление

потока приводит к увеличению тока якоря

и скоростная характеристики показаны на рис. 2.1

ω

0

ω

01

ω

02

M

К2

M

К1

M

К

ω

0

ω

01

ω

02

ω

I

К

I=f(

ω

)M=f(

ω

)

б)а)

а) и скорос

Рост скорости ри изменённом моменте М

сТ

происходит лиш до

определённого значения СФ. При дальнейшем снижении потока

начнётся и снижение угловой с

СФ

М

I

= , а значит и

увеличение падения напряжения на сопротивлениях цепи якоря.

симальная ско сть, которую привод может развить при

ении потока:

Мак ро

сниж

Мr

U

а

×

=

4

2

max

ω

,

при этом величина потока, для создания этой скорости:

С

U

Мr

Ф

а

×

=

2

max

ω

,

где

а

РN

С

π

2

= - конструктивный коэффициент двигателя.

Если М

сТ

=var и уменьшается с ослаблением пото , то можно получить ка

характеристику постоянства мощности:

ω

М=Р=const.

3. Регулирование изменением подводимого напряжения нашло широкое

применение в электроприводах траловых лебедок, работающих

по системе генератор-двигатель, где уравнение механической

характеристики системы ГД:

()

(

)

мм

м

ФС

Ф

амагенген

м

амаген

мм

ген

rrIЕ

С

rrМ

ФС

Е

+

−

=

+

−=

2

)(

ω

51

Следует, что при изменении

точка

то

аётся

му

еля

ямые,

.

ген

-

ток

а м

-

В по

ратора

.

Одним

Уравн рактеристики:

ω

0

ω

M

Е

ген

меняется

холостого хода

ω

0

, в

время, как Δ

ω

ост

неизменной. Поэто

характеристики двигат

представляют собой пр

параллельные друг другу

Здесь в уравнении Е

Э.Д.С. генератора, I-

е

с

т

е

с

т

в

е

нн

а

я

х

а

р

а

к

т

е

р

и

с

т

и

к

а

главной цепи, r

а ген

и r

сопротивления якорей

генератора и мотора.

следнее время широко используются полупроводниковые

преобразователи для уменьшения подводимого напряжения к

зажимам двигателя, где вместо гене применяют

трёхфазную схему с управляемыми тиристорами

из способов регулирования является так же регулирование при

помощи импульсного регулятора напряжения (рис.2.17).

ение скоростной ха

сТ

Рис. 2.16 Характеристики двигателя

СФ

IrU

сра

ср

×−

=

ε

ω

.

Уравнение механической характеристики:

()

СФ

Мr

СФ

а

ср

−=

U

ε

ω

,

2

52

где

К

T

t

tt

t

1

21

1

=

+

=

ε

- скважность.

Рис. 2.17 Принципиальная схема (а), диаграмма изменения напряжений

и токов (б), механические (скоростные) характеристики ульсного имп

й

регулятора напряжения (в)

оростной и механическоВ зоне прерывистых токов уравнения ск

характеристик:

ср

кзк

Э

ср

I

Т

+

=

2

1

IТ ××

2

0

ε

ω

;

ср

кзк

Э

ср

М

МТ

Т

××

+

=

0

2

1

ω

2

ε

,

где

а

r

L

Т =

- электромагнитная постоянная времени.

а

кз

r

U

I =

;

кзкзкз

СФIкIМ

=

;

ср

кз

Э

к

ср

I

Т

I

ω

ωω

ε

−

×

=

0

2

;

21

ttТ

к

+

=

Для уменьшения зоны прерывистых токов необходимо, чтобы

Т

К

<<Т

Э

, поэтому необходимо или увеличивать частоту

53

Алексеев В.С. Основы электропривода. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.