Меню

Что будет при снижении напряжения якоря

Регулирование скорости МПТ изменением напряжения на якоре

date image2015-08-21
views image838

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Для реализации этого способа регулирования скорости якорная цепь машин независимого возбуждения подключается к индивидуальному регулируемому источнику постоянного напряжения. При использовании промышленной сети переменного тока (см. рис. 4.8,а) между сетью и двигателем включается специальное устройство – преобразователь П нерегулируемого напряжения переменного тока в регулируемое напряжение постоянного тока (управляемый выпрямитель). Он может выполняться на основе другой электрической машины (электромеханический преобразователь), либо на основе мощных тиристоров или транзисторов (полупроводниковый преобразователь). Обмотка возбуждения питается от отдельного неуправляемого источника постоянного напряжения Uв (неуправляемого выпрямителя).

Основные свойства преобразователя в статическом режиме работы могут быть охарактеризованы ЭДС Еп, внутренним соротивлением Rп и коэффициентом усиления , где Uу – входной управляющий сигнал. Выходное напряжение преобразователя, прикладываемое к якорю двигателя, зависит от потребляемого тока

Подставляя это выражение в (2.21), получаем уравнение электромеханической характеристики

а при подстановке его в (2.19), уравнение механической характеристики

Из рассмотрения (4.19) и (4.20) видно, что при неизменном потоке Ф скорость идеального холостого хода w пропорциональна ЭДС преобразователя Еп, а следовательно и величине Uу

Поэтому скорость w изменяется при установке соответствующего значения Uу. Вместе с тем, из сравнения (4.20) и (4.21) с (2.22) и (2.23) следует, что статическое падение угловой скорости, равное

из-за наличия Rп возрастает по сравнению с его значением на естественной характеристике при том же значении тока якоря.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что при изменении ЭДС преобразователя получаем семейство параллельных между собой электромеханических или механических характеристик с несколько большим наклоном, чем наклон соответствующих естественных характеристик.

В качестве примера на рис. 4.9,а приведены механические характеристики двигателя для ряда значений ЭДС преобразователя Еп1>Еп2>Еп3>Еп4. Там же для сравнения пунктиром приведена естественная характеристика при условии, что значение Еп1 равно номинальному напряжению на якоре двигателя Uн. Как видно, при разных значениях ЭДС преобразователя и некотором активном моменте статической нагрузки на валу Мс получаем соответствующий ряд значений скорости w1> w2>w3>w4, причем нижнее значение скорости получено при изменении знака выходного напряжения преобразователя.

Оценивая рассматриваемый способ регулирования по сформулированным выше критериям, отметим следующее.

1. Регулирование скорости однозонное, вниз от основной скорости, поскольку увеличение ЭДС преобразователя выше номинального напряжения двигателя недопустимо,.

2. Диапазон регулирования скорости для двигателей средней мощности в разомкнутой структуре управления (без обратных связей) обычно ограничен значением Dw≈10:1. Однако, в более совершенных замкнутых структурах управления он может достигать до Dw≈1000:1 и более.

3. Плавность регулирования высокая, практически равна единице, т.е. r®1.

4. Стабильность регулирования из-за снижения жесткости регулировочных характеристик ниже, чем на естественной характеристике. Однако учитывая, что реально выходное сопротивление преобразователя Rп обычно соизмеримо с сопротивлением якорной цепи двигателя Rя, снижение жесткости незначительно. Поэтому можно считать, что стабильность регулирования скорости достаточно высокая, которая при необходимости может быть повышена в замкнутых структурах управления.

Читайте также:  Область применения сетей различного номинального напряжения

5. При неизменном магнитном потоке, равном номинальному значениюдлительнодопустимая нагрузкана любойрегулировочной характеристике равна моминальному моменту.

6. Эксплуатационные издержки невелики, поскольку регулирование ведется в маломощных цепях управления преобразователя. Однако они больше, чем при работе на естественной характеристике при том же токе якоря из-за возросшего суммарного сопротивления силовой цепи двигателя. Капитальные затраты, определяющиеся стоимостью преобразователя и управления им, больше, чем при других способах регулирования.

Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, обеспечивающая изменение напряжения, показана на рис. 4.8,б. Если пренебречь выходным сопротивлением преобразователя, то номинальному выходному напряжению преобразователя соответствует естественная механическая характеристика, показанная на рис. 4.9,б пунктиром.

При снижении напряжения в соответствии с (2.28) и (2.29) скорость снижается и характеристики располагаются ниже естественной. Поскольку они нелинейны, их строят по точкам, аналогично реостатным характеристикам. В начале строят исскуственные электромеханические характеристики по уравнению , которое получено с использованием уравнения естественной характеристики и уравнения исскуственной характеристики при нониженном напряжении . Механические характеристики строятся с использованием зависимости М(Iя). Примерный их вид при изменении напряжения показан на рис. 4.9,б. Показатели регулирования в основном соответствуют таковым для электропривода с двигателями независимого возбуждения.

Таким образом, этот способ регулирования в целом обладает вполне благоприятными технико-экономическими показателями, благодаря чему широко применяется в современных электроприводах. В силу того, что при изменении напряжения на якоре жесткость получаемых электромеханических и механических характеристик близка к жесткости естественных характеристик, в разомкнутых структурах управления для регулирования момента этот способ не используется.

Источник



Способы регулирования скорости вращения в двигателе постоянного тока

5.2 Способы регулирования скорости вращения в двигателе постоянного тока

Из анализа уравнения механической характеристики

следует, что скорость вращения якоря можно регулировать за счет скорости вращения якоря при холостом ходе или просадки по скорости.

В свою очередь, из скоростных характеристик следует, что скорость вращения якоря при холостом ходе можно регулировать изменением питающего напряжения обмотки якоря или изменением потока.

А просадку по скорости можно изменять за счет изменения сопротивления пускового реостата, включенного последовательно в цепь обмотки якоря и изменением потока.

Из чего следуют способы регулирования скорости вращения якоря в двигателе постоянного тока:

1. Изменением питающего напряжения обмотки якоря. Для реализации данного способа необходим преобразователь – управляемый выпрямитель.

2. Изменением потока – полюсное регулирование. Для реализации данного способа необходим управляемый выпрямитель для питания цепи обмотки возбуждения или изменением переменного сопротивления в цепи обмотки возбуждения.

Читайте также:  Р1602 пропадание напряжения питания контроллера что это

3. Изменением сопротивления пускового реостата, включенного последовательно в цепь обмотки якоря – реостатное регулирование.

Регулирование скорости вращения якоря, изменением питающего напряжения обмотку якоря.

I зона регулирования

Предположим, двигатель постоянного тока с независимым возбуждением включен в сеть с номинальными напряжением якоря, напряжением обмотки возбуждения и работает на номинальную нагрузку, при этом якорь вращается с номинальной скоростью

Так как напряжение, питающее обмотку якоря, уже имеет номинальное значение, то увеличение напряжения якоря выше номинального – нецелесообразно.

Поэтому, регулирование скорости вращения якоря относительно номинальной изменением напряжения якоря — I зона регулирования.

В первой зоне регулирования изменение скорости вращения якоря всегда происходит за счет изменения напряжения якоря – напряжение якоря уменьшается ниже номинального значения.

(5.93)

Тогда из уравнения движения следует:

(5.94)

Из чего следует, что снижение напряжения якоря, которое привело к уменьшению момента электромагнитного и как следствие к уменьшению скорости вращения якоря. В свою очередь за счет свойства саморегулирования в двигателе постоянного тока уменьшение скорости вращения якоря привело к увеличению тока якоря и как следствие к увеличению момента электромагнитного. И скорость вращения якоря будет уменьшаться до тех пор, пока увеличивающийся момент электромагнитный опять не выровняется с моментом нагрузки. При этом якорь будет вращаться с установившейся скоростью, меньшей скорости номинальной.

На основании рассмотренных электромагнитных процессов построим семейство механических характеристик, соответствующих данному способу регулирования скорости вращения.

Достоинства данного способа:

1. Плавная регулировка скорости вращения якоря в широком диапазоне скоростей (ниже номинальных значений).

2. Изменение напряжения якоря не приводит к изменению жесткости механических характеристик.

Недостатки данного способа:

1. Уменьшение напряжения якоря приводит к уменьшению установленной мощности в двигателе постоянного тока и как следствие, к увеличению весогабаритного показателя на единицу установленной мощности.

Регулирование скорости вращения якоря, изменением потока.

II зона регулирования.

Предположим, двигатель постоянного тока включен в сеть с номинальными напряжением якоря и напряжением обмотки возбуждения, работает на номинальную нагрузку, при этом якорь вращается с номинальной скоростью.

Так как питающее напряжение обмотку возбуждения имеет номинальное значение, при котором поток — номинальный, то из анализа вебер-амперной характеристики, нецелесообразно увеличивать напряжение возбуждения, ток возбуждения, так как изменение тока возбуждения приведет к незначительному изменению потока.

Из чего следует, что изменение потока за счет тока возбуждения целесообразно производить в сторону уменьшения.

Предположим, уменьшив питающее напряжение обмотку возбуждения или увеличив сопротивление в цепи обмотки возбуждения. С целью автоматического управления скоростью целесообразно уменьшить поток за счет питающего напряжения обмотку возбуждения.

Так как момент нагрузки и питающее напряжение обмотку якоря величины

Читайте также:  Электронные регуляторы напряжения 220 вольт

Источник

Падение напряжения в обмотке якоря при полной нагрузке

Падение напряжения в обмотке якоря, как правило, составляет приблизительно 10-20% номинального напряжения машины.

Коллектор и щетки

Предварительная величина диаметра коллектора, мм

2.4.2. Предварительная ширина коллекторной пластины, мм

где K — из формулы (2.4).

Принимаем стандартное значение ширины самой коллекторной пластины bст =1,2 мм, учитывая ширину изоляции bи = 0,6 мм.

Окончательное значение ширины коллекторной пластины, мм

2.4.4. Окончательный диаметр коллектора и его окружная скорость

2.4.5. Выбираем группу щеток марки ЭГ-8, имеющих следующие параметры:

допустимая плотность тока jщ =10 А/см 2 ;

переходное падение напряжения DUщ = 2,4 В;

удельное нажатие рщ = (1,96¸3,92) Н/см 2 .

Предварительная площадь сечения щетки и ее размеры

где p — число пар полюсов.

Ширина щетки по дуге окружности коллектора

Длина щетки по оси коллектора

Высота щетки

Размеры щеток окончательно уточняются по ГОСТ 10244-62.

Длина коллектора

где d2 — диаметр голого провода.

Расчет магнитной системы двигателя

Длина воздушного зазора

Высота сердечника якоря

где диаметр вала

Проверка индукции в сердечнике якоря

где Фа — из формулы (2.1);

0,93 коэффициент, учитывающий лаковую изоляцию между листами пакета якоря.

Максимальная индукция в сердечнике якоря Ва допускается до 1,3¸1,5 Тл.

2.5.4. Размеры полюса:

осевая длина полюса Lпол = L = 39 мм; (5.6)

высота сердечника полюса hпол = (0,23¸0,4)Da = 0,35·39 = 13,65 мм (5.7)

Индукция в сердечнике полюса

Впол в машинах продолжительного режима работы принимается в пределах 1¸1,5 Тл. Поперечное сечение сердечника полюса

где s = 1,08÷1,12 — коэффициент магнитного рассеяния для машин малой мощности.

Ширина сердечника полюса

где k2 = 0,95 — коэффициент заполнения сечения полюса сталью при шихтованных полюсах; в случае цельных полюсов k2 = 1.

2.6. Расчет обмотки возбуждения

Число витков обмотки возбуждения, приходящихся на один полюс

где k — коэффициент трансформации;

N — из формулы (2.2).

2.6.2. Предварительно плотность тока в проводнике обмотки возбуждения = 4,5 А/мм 2 , поэтому сечение провода обмотки возбуждения

По ГОСТ 6324-52 окончательно принимаем SВ, марка провода ПЭЛШО.

Окончательно плотность тока в проводнике обмотки возбуждения

Средняя длина витка катушки

где bпол из формулы (5.6),

dк предварительно принимается 0,1L.

2.6.5. Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии при Q = 20С 0

где Кq = 1,22 – коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления обмотки при нагревании ее от 20° до 75°С.

SВ — выбранное ранее стандартное значение .

Падение напряжения в обмотке возбуждения

Проверка величины ЭДС якоря при нагрузке

Потери и КПД двигателя

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник