Студопедия
Случайная страница | ТОМ-1 | ТОМ-2 | ТОМ-3
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Режимы работы электропривода с электродвигателем постоянного тока независимого возбуждения с точки зрения преобразования и распределения энергии

Читайте также:
  1. Amazon (выручка 67,9 млрд., конверсия 4%, средний чек $100) 35% выручки ритейлер относит к результатам успешной работы сross-sell и up-sell[22].
  2. G1#G0Схематические карты распределения климатических
  3. I этап работы проводится как часть занятия
  4. I. ВЫБОР ТЕМЫ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
  5. I. Задание для самостоятельной работы
  6. I. Задания для самостоятельной работы
  7. I. Задания для самостоятельной работы

 

Каждая точка механической характеристики на плоскости (w, М) определяет режим работы электрической машины. Если знаки угловой скорости электродвигателя и его момента одинаковы, то есть

 

Рм = w М > 0, (2.20)

 

где Рм – механическая мощность на валу электродвигателя,

то электрическая машина преобразует электрическую энергию в механическую. Если знаки w и М различны, то есть

 

Рм = w М < 0, (2.21)

 

то происходит преобразование механической энергии в электрическую.

Таким образом, с точки зрения преобразования энергии, электрическая машина может работать в двух режимах: двигательном и генераторном, то есть преобразовывать электрическую энергию в механическую или механическую в электрическую. В двигательном режиме электрической машиной развивается движущий момент, а в генераторном – тормозной.

С точки зрения распределения энергии, у электрической машины существует двигательный режим единственного типа и генераторные режимы трех типов, а именно: генераторный режим с отдачей энергии в сеть (рекуперативный режим), режим противовключения и режим динамического торможения.

Якорная цепь электрической машины постоянного тока независимого возбуждения описывается уравнением (2.6). Умножим обе его части на и получим:

 

Uс Iя = Е Iя + Iя 2Rяц, (2.22)

 

где Uс Iя = Рс – мощность, потребляемая электродвигателем из сети;

2Rяц = DР – потери мощности в активном сопротивлении якорной

цепи;

Е Iя = Рэ – электромагнитная мощность.

Можно записать

 

Рэ = Е Iя = КФwIя = КФIяw = Мw. (2.23)

 

Электромагнитная мощность не равна полезной мощности Рм на валу электродвигателя, а именно: больше ее на величину механических потерь (потери в подшипниках, на трение и т.д.) и потерь в магнитной системе электрической машины (потерь в стали). Следовательно, и электромагнитный момент больше момента на валу рабочего механизма на момент потерь. Однако мощность перечисленных потерь значительно меньше электромагнитной мощности. Поэтому здесь и в дальнейшем считаем, что

 

Рэ» Рм.

 

С учетом всего сказанного на основании (2.22) можно записать

 

Рс = Рэ + DР. (2.24)

 

Это уравнение описывает распределение энергии в двигательном режиме.

На основании зависимостей (2.8),(2.11) и (2.13) уравнение (2.22) можно представить в виде:

 

КФ w0Iя = КФw сIя + Iя 2Rяц;

М w0 = Мw с + Iя 2Rяц.

 

Отсюда

 

2Rяц = DР = М w0 - Мw с = М (w0 - w с). (2.25)

 

Из (2.25) следует, что потери энергии в системе электропривода пропорциональны статическому падению скорости, которое, в свою очередь, при прочих равных условиях, определяется величиной активного сопротивления якорной цепи.

КПД (h) системы определяется следующим образом:

 

h = Рэ / Рс = (Рс - DР) / Рс = 1 – RяцIя / Uс. (2.26)

 

 
 

В соответствии с описанным на рис.2.6 показаны области А двигательного режима.

 

 

Рис.2.6. Механические характеристики при различных

режимах работы электропривода

Рассмотрим генераторные режимы работы электропривода.

Генераторный режим с отдачей энергии в сеть (рекуперативный режим).

Этот режим возможен при

 

Е > Uс,

 

то есть при w > w 0 (область Б рис.2.6).

Здесь электродвигатель осуществляет преобразование механической энергии в электрическую, отдает ее в сеть, то есть работает параллельно с сетью. При постоянном напряжении сети и магнитном потоке этот режим осуществим, если со стороны рабочего механизма к электродвигателю приложен движущий момент. Такая ситуация возможна при спуске груза, то есть при активном статическом моменте, совпадающем по знаку с моментом двигателя. В иных случаях для реализации этого режима электродвигатель необходимо перевести на механическую характеристику, где скорость идеального холостого хода ниже, чем на предыдущей характеристике.

Так как здесь энергия не потребляется из сети, а отдается в нее, то она меняет знак; электромагнитная энергия не отдается на вал двигателя, а потребляется с него, то есть также меняет свой знак. Энергия потерь остается энергией потерь и знака не меняет.

Следовательно, для описываемого режима (2.24) можно представить в виде:

 

- Рс = - Рэ + DР. (2.27)

 

Или Рс = Рэ - DР.

 

При этом КПД hр определится следующим образом:

 

hр=Рс/Рэ=1-½RяцIя/Е½. (2.28)

 

Из (2.27) следует, что при увеличении Rяц происходит уменьшение КПД. Причем, для режима рекуперации

 

w = w0 + Rяц ½Iя½/ КФ,

 

то есть при увеличении сопротивления якорной цепи происходит увеличение скорости. По указанным причинам введение добавочных сопротивлений в якорную цепь в режиме рекуперации не рекомендуется.

 

 

Режим противовключения.

Если в двигательном и рекуперативном режимах ЭДС и напряжение питания электродвигателя имеют противоположные знаки, то основной характеристикой режима противовключения является наличие у ЭДС и напряжения одинаковых знаков. Следовательно, для перехода из двигательного режима в режим противовключения необходимо и достаточно изменить знак ЭДС или напряжения питания двигателя.

Изменение знака ЭДС возможно при активном статическом моменте, когда

Мс > Мкз.

 

Например, двигатель включен на подъем груза, но под действием его веса вращается в противоположную сторону, то есть опускает груз (область В рис.2.6).

Изменение знака Uс осуществляется изменением полярности напряжения питания на якоре двигателя. При этом рабочая точка электродвигателя перемещается на реверсивную механическую характеристику и электропривод работает в режиме противовключения до тех пор, пока его скорость не станет равной нулю (область Г рис.2.6).

В режиме противовключения электрическая машина потребляет энергию из сети и с вала двигателя и вся эта энергия расходуется на потери в ее силовых цепях, то есть уравнение баланса мощностей имеет вид:

 

Рс +Рэ = DР. (2.29)

 

 

В данном случае отсутствует полезное использование энергии, то есть режим является наименее экономичным. Необходимо отметить, что ток здесь протекает под воздействием не разности, а суммы ЭДС и напряжения двигателя.

 

½Iя½=(Uс+Е)/Rяц. (2.30)

 

Следовательно, при реализации этого режима в якорную цепь должны быть включены токоограничивающие добавочные резисторы.

В настоящее время в большинстве случаев режим противовключения используется для аварийного торможения.

Динамическое торможение.

В электроприводах с машинами постоянного тока режим динамического торможения осуществляется путем отключения двигателя от сети питания и включения его на сопротивление Rд динамического торможения. При этом электрическая схема имеет вид, представленный на рис.2.7.

 

Рис. 2.7. Схема динамического торможения

 

Уравнения скоростной и механической характеристик динамического торможения можно получить из (2.10) и (2.12) при Uс = 0, а именно:

 

w = - Rяц Iя / КФ; (2.31)

w = - Rяц М / (КФ)2; (2.32)

 

При М = 0 и Iя = 0 угловая скорость электродвигателя равна нулю, то есть – это прямые, проходящие через начало координат (характеристика Д рис.2.6).

В этом режиме энергия, потребляемая из сети, равна нулю, на электрическую машину поступает энергия с вала рабочего механизма, которая расходуется на потери в силовых цепях электродвигателя, то есть баланс мощностей в данном случае имеет следующий вид:

0=Рэ+DР. (2.33)

 

Так же, как и в предыдущем случае, здесь отсутствует полезное использование энергии.

Однако потери в режиме динамического торможения меньше, чем в режиме противовключения, так как потребляемая из сети мощность равна нулю и ток якоря обусловлен только величиной Е двигателя:

 

Iя= - Е/Rяц. (2.34)

 

Величина сопротивления динамического торможения выбирается из условия получения тока якоря, не превышающего допустимого.

В современных электроприводах режим динамического торможения чаще всего применяется в качестве аварийного.

На основании изложенного можно сделать следующие выводы:

- потери в силовой цепи электрической машины пропорциональны активному сопротивлению якорной цепи;

- статическое падение скорости электродвигателя пропорционально активному сопротивлению его якорной цепи, то есть жесткость характеристик снижается при его увеличении;

- наиболее экономичным режимом является режим рекуперации;

- режимом, характеризующимся максимальными потерями является режим противовключения.

 


Дата добавления: 2015-07-15; просмотров: 151 | Нарушение авторских прав


Читайте в этой же книге: ВВЕДЕНИЕ | Описание типов и величин статических моментов | Приведение характеристик механических звеньев электропривода к валу двигателя | Механические и скоростные характеристики электродвигателей | Механические и скоростные характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения | Скоростные и механические характеристики асинхронного двигателя | Энергетические показатели работы асинхронной машины | Характеристики синхронных электродвигателей | Регулирование скорости электроприводов | Моменте |
<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Точка пересечения каждой характеристики с осью ординат при| Скоростные и механические характеристики двигателей последовательного и смешанного возбуждения

mybiblioteka.su - 2015-2024 год. (0.012 сек.)