Механічна та гальмівні характеристики ДПС

У двигуна постійного струму наведена в обмотці якоря ЕРС Е при обертанні якоря в магнітному полі статора – другорядне явище. Ця ЕРС направлена проти струму і прикладеної напруги U, тому її часто називають протиЕРС.

Рівняння електричного стану ДПС має вигляд:

де R_я, І_я – опір і струм в ланцюзі якоря,

Е – протиЕРС,

U – напруга живлення.

В момент пуску двигуна його ЕРС рівна нулю, а пусковий струм рівний

таким чином пусковий струм може бути в 10-30 разів більше номінального. Тому прямий пуск здійснюють дуже рідко.

По мірі розгону двигуна до номінальної частоти ЕРС збільшується, а струм зменшується.

ЕРС якоря і електромагнітний момент виражається формулами:

де Ф - магнітний потік, І – струм якоря,

- конструктивний коефіцієнт двигуна,

- кутова швидкість двигуна,

- число пар полюсів,

- число активних провідників обмотки якоря,

- число пар паралельних гілок обмотки якоря.

Підставляючи рівняння для ЕРС і момента в рівняння електричного стану, можна отримати вираз електромеханічної та механічної характеристики ДПС:

Під природною механічною характеристикою двигуна розуміють характеристику, яку він має при номінальній напрузі джерела, повному потоці і без зовнішніх опорів в колі якоря. Характеристики при наявності зовнішніх опорів, пониженій напрузі джерела або ослабленому потоці називаються штучними.

Ці характеристики представляють собою прямі лінії, які перетинаються в одній точці (М=0; ). Інша точка характеристики має координати ; .

Момент називається пусковим моментом двигуна і визначається силою струму при нерухомому якорі (пусковим струмом). Нахил механічних характеристик визначається перепадом частоти обертання при зміні моменту від нуля до заданого значення:

Чим менше , тим менше нахил, тобто тим характеристика жорсткіша. У ДПС великої і середньої потужності опір якоря невеликий і природна характеристика жорстка (лінія1). Жорсткість характеристик значною мірою визначається способом збудження двигуна постійного струму. ДПС з паралельним або незалежним збудженям має характеристику, близьку до лінії 1, а ДПС з послідовним збудженям має „м’яку” характеристику, близьку до лінії 2. Механічна характеристика ДПС зі змішаним збудженням проходить між характеристиками 1 та 2.

Основний режим роботи ДПС – двигунний (ділянка С), на якій . При зменшенні потужності на валу струм якоря зменшується, а частота обертання зростає. При струмові рівному нулю , а ЕРС машини рівна напрузі . Для отримання цього режиму до вала двигуна повинен бути прикладений зовнішній момент, направлений в сторону обертання двигуна. Якщо цей момент збільшувати, частота обертання теж збільшиться (. ЕРС машини стане більша за напругу , напрям струму якоря зміниться на зворотній і стане від’ємним. Машина в цьому випадку працює в режимі генератора і віддає (рекуперує) енергію в мережу, тобто ввімкнена паралельно з генератором мережі. По відношенню до привідного механізму електрична машина працює в гальмівному режимі, що відповідає ділянці А. Режим називається режимом рекуперативного (генераторного) гальмування (наприклад, електропотяг іде під ухил гори).

При збільшенні зусилля на валу двигуна частота обертання, навпаки, зменшується і, коли двигун зупиниться (), струм стане рівним , в цій точці . При подальшому збільшенні зусилля на валу, момент опору стане більше обертового моменту двигуна, що поведе за собою зміну напрямку обертання двигуна, і, відповідно, знака ЕРС. Такий режим називається режимом противмикання (ділянка D). Практично режим противмикання частіше всього отримується при переключенні живлення двигуна, що обертається, на протилежний напрямок. Двигун гальмується, доходячи до нульової частоти обертання, потім змінює напрямок, переходячи в двигунний режим.

Іншим способом електричного гальмування двигуна є динамічне гальмування, при якому якір двигуна відключають від мережі і замикають на окремий зовнішній опір. Обмотка збудження залишається приєднаною до мережі. При цьому напруга , струм стає від’ємним (), рівняння механічної характеристики приймає вигляд (пряма F):

.

Нахил цієї характеристики при незмінному значенні магнітного потоку залежить від і при наявності зовнішнього опору збільшується.

Пуск ДПС

Способи пуску ДПС зводяться до наступного:

1) прямий (безреостатний) пуск – практично не застосовується внаслідок великих пускових струмів якоря;

2) пуск з реостатом в ланцюзі якоря – для обмеження пускових струмів в ланцюг якоря при пуску вводять пусковий реостат з деяким набором ступенів і по мірі розгону двигуна його опір зменшують шляхом замикання ступенів R₁, R₂, R₃, … контактами контакторів КМ₁, КМ₂, КМ₃,...

КМ₄

КМ₃

КМ₂

КМ₁

R₄

R₃

R₂

R₁

КМ1

КМ3

КМ4

M1

Після підключення двигуна до живлення по його якорю буде пробігати струм, і під дією моменту, викликаного цим струмом, якір двигуна почне рухатися По мірі розгону двигуна його обертовий момент і струм будуть зменшуватися внаслідок збільшення ЕРС. Коли момент зменшиться до величини , здійсниться автоматичне замикання першого ступеня реостата . Цей опір вибирають таким, щоб значення моменту, який зріс, дорівнювало величині М₁. Потім аналогічно проходить замикання наступних ступенів. Після замикання останнього ступеня реостата двигун виходить на природну характеристику. Коливання моменту (М1 – М2) у процесі пуску будуть тим менше, чим більше використовують ступенів реостата.

3) пуск плавним підвищенням напруги на якорі при живленні від автономного джерела регульованої напруги.

Дата добавления: 2015-10-23