Основа метода

Этот метод расчета, также как и графический метод, основан на соотношении s=R* при М*=1. Вывод расчетных формул делается далее для двухступенчатого реостатного пуска по нормальной пусковой диаграмме, показанной на рис. 3.5. В отличие от диаграммы рис. 3.4 здесь нанесены на линиях моментов М₁ и М₂ обозначения точек, необходимых для пояснения аналитического метода расчета.

Рассмотрим вывод основных расчетных формул аналитического метода определения пусковых сопротивлений.

Из подобия треугольников Δаbс∞арп, Δаbd∞apm, Δabe∞apl следует:

. (3.2)

Рисунок 3.5

В соответствии с соотношением s=R*:

Поэтому можно соотношение (3.2) записать так:

. (3.3)

Из (3.3) следует, что

(3.4)

Здесь f - коэффициент пропорциональности. Таким образом, отрезки на линии момента М₁=const (то есть отрезки bc, bd, be) пропорциональны соответствующим сопротивлениям цепи якоря.

Обозначим отношение моментов М₁ и М₂ как

. (3.5)

Из подобия треугольников, образованных характеристиками и линиями М₁=const, М₂=const следует:

; . (3.6)

Для нормальной пусковой диаграммы переключения пусковых сопротивлений производятся при ω=const, и поэтому будет справедливо:

; .

Учитывая это, получим:

(3.7)

Из соотношений (3.7) и (3.4) следует:

откуда

(3.8)

Соотношения (3.8) - основные соотношения аналитического метода расчета пусковых сопротивлений.

Из (3.8) можно получить следующие расчетные формулы:

(3.9)

В общем случае, при числе пусковых ступеней «m»:

(3.10)

В общем случае пуска с «m» ступенями:

. (3.11)

Так как коэффициент λ определяется по соотношению моментов М₁ и М₂, величина которых зависит от режима пуска (форсированный или нормальный пуск), то есть от того, каким из этих моментов задаются, а какой рассчитывают из условия получения нормальной пусковой диаграммы, то дальнейший расчет пусковых сопротивлений ведется в соответствии с принятым режимом пуска.

27. Шунтирование двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Представленная на рис. 2.30 схема ДПТ независимого возбуждения с шунтированием якоря позволяет получать жесткие характеристики в области малых скоростей.

Записав по второму закону Кирхгофа уравнения равновесия напряжений и ЭДС, имеем

;

,

где I_п = I + I_ш, получим уравнения электромеханической и механической характеристик ДПТ в виде

, (2.43)

, (2.44)

где . Анализ уравнений (2.43, 2.44) показывает, что при шунтировании якоря снижается скорость идеального холостого хода ДПТ, а также падает жестость характеристик. Следовательно, данный способ сочетает в себе регулирование скорости изменением напряжения (первый член уравнений) и реостатное регулирование в цепи якоря (второй член уравнений) (2.43), (2.44).

На рис. 2.31 представлены характеристики ДПТ при шунтировании якоря с постоянным R_ш и изменяющимся R_п.

Точка А₁ соответствует режиму работы ДПТ, когда он не потребляет ток из сети (двигатель работает в режиме динамического торможения с током I₁), в этом случае ЭДС ДПТ уравновешивает напряжение сети и внутреннее падение напряжения в якоре E = U + I R_Я.

Если изменять величину R_ш, оставив неизменным R_п, получим семейство характеристик ДПТ независимого возбуждения, представленное на рис.2.32.

Пересечение искусственных характеристик происходит в точке В₁, которая определяется током , проходящим через якорь двигателя. В этом случае ток через шунт не проходит, так как ЭДС, изменив знак, полностью компенсирует внутреннее падение напряжения якоря.

Регулирование скорости данным способом осуществляется вниз от основной, диапазон регулирования скорости Д = 5 - 6, высокая жесткость характеристик ДПТ. В связи со значительными потерями мощности на сопротивлениях R_ш и R_п данный способ используется для регулирования скорости ДПТ малой мощности при работе на низких скоростях.

28. Метод расчета механической характеристики привода постоянного тока при произвольной схеме включения.

29. Методы регулирования скорости двигателя постоянного тока последовательного возбуждения.

При использовании электропривода часто технологический процесс требует изменение частоты угловой скорости вращения электродвигателя при неизменной нагрузке на валу ротора (MС=const). Такое регулирование угловой скорости вращения ω, как видно из выражения механической характеристики ω=F(M), можно осуществить изменением U, RP, Ф. Надо помнить, что эти характеристики будут называться искусственными механическими характеристиками(в отличии от естественных характеристик, рассмотренных выше) и, кроме того, изменение вследствие колебания нагрузки не входит понятие регулирования ω. Регулирование скорости вращения ДПТ с ПВ изменением питающего напряжения можно представить с помощью семейства механических характеристик, изображенных на рис. 7.

При этом величина напряжения питания регулируется, как правило, при помощи теристорных преобразователей напряжения или систем"генератор-двигатель". Семейство механических характеристик ДПТ с ПВ при различных значениях регулирующего сопротивления RP представлено на рис. 8. И в этом случае также осуществляется регулирование ω вниз от основной скорости. Регулирование целесообразно проводить при постоянном моменте сопротивления Мс. Этот способ нашел достаточно широкое применение в крановых и тяговых ДПТ с ПВ. Регулирование угловой скорости вращения изменением величины потока возбуждения выполняется шунтированием обмотки возбуждения дополнительным реостатом RШ, изменение положения которого влияет на ток возбуждения. Регулирование осуществляется в этом случае вверх от основной скорости вращения.

30. Регулирование скорости асинхронного двигателя введением активных или индуктивных сопротивлений в цепь статора.

Реостатное регулирование частоты вращения асинхронных двигателей является одним из наиболее простых способов регулирования и может осуществляться введением добавочных активных сопротивлений (резисторов) в цепь статора R _д1 (рис. 24. а) или ротора R _д2 (рис. 24, б).

Однако первый способ не нашел широкого практического распространения из-за ряда существенных недостатков— снижения максимального (критического) момента и перегрузочной способности при увеличении сопротивления, малого диапазона регулирования частоты вращения и др. Данный способ регулирования применяется для ограничения пускового момента асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, используемых, например, в приводах металлорежущих станков. Это необходимо для предотвращения ударов в механических передачах станков.

31. Регулирование скорости асинхронного двигателя введением активных или индуктивных сопротивлений в цепь ротора.

Реостатное регулирование частоты вращения асинхронных двигателей является одним из наиболее простых способов регулирования и может осуществляться введением добавочных активных сопротивлений (резисторов) в цепь статора R _д1 (рис. 24. а) или ротора R _д2 (рис. 24, б).

Однако первый способ не нашел широкого практического распространения из-за ряда существенных недостатков— снижения максимального (критического) момента и перегрузочной способности при увеличении сопротивления, малого диапазона регулирования частоты вращения и др. Данный способ регулирования применяется для ограничения пускового момента асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, используемых, например, в приводах металлорежущих станков. Это необходимо для предотвращения ударов в механических передачах станков.

Для регулирования в широких пределах частоты вращения асинхронных двигателей с контактными кольцами используется введение дополнительных активных сопротивлений (резисторов) в роторную цепь (рис. 24, б). Эти резисторы R _д2 подсоединяются к выводам щеток контактных колец. При этом ток в роторной цепи снижается по мере увеличения сопротивления, что вызывает уменьшение электромагнитного момента. При снижении момента до величины, меньшей чем статический момент сопротивления на валу, М < М _с происходит уменьшение частоты вращения двигателя меньше первоначальной п < п _Е, т. е. увеличение скольжения s. В свою очередь это вызовет увеличение э. д. с. ротора Е ₂ [см. уравнение (13)], а значит, возрастут ток ротора I ₂ [см. формулу (25)] и электромагнитный момент двигателя М [см. формулу (43)]. Когда момент возрастет до М = М _с, изменение частоты вращения закончится и асинхронный двигатель станет работать в установившемся режиме с новой частотой п ₁ < п _Е.

При этом важно заметить, то изменение в широких пределах частоты вращения двигателя при данном способе регулирования не повлечет за собой изменения максимального (критического) момента М _макс (см. рис. 21). Таким образом, перегрузочная способность двигателя при регулировании не снижается.

Если двигатель работает с некоторым приводимым механизмом на валу с статическим моментом сопротив­ления М _с (см. рис. 21), то на естественной характеристике установившемуся режиму его работы будет соответствовать точка Е. При введении добавочных сопротивлений—резисторов R' _д2, R'' _д2, R''' _д2— в цепь ротора произойдет соответствующий переход двигателя в новые режимы работы (точки 1, 2, 3) с меньшими величинами частот вращения п _Е > п ₁ > п ₂ > п ₃. Характеристики двигателя по мере увеличения сопротивления резисторов в цепи ротора R _д2становятся более мягкими. Наиболее жесткой характеристикой в данном случае будет естественная характеристика.

Работа двигателя на естественной характеристике в данном случае будет наиболее стабильной и устойчивой. Это означает, что при изменении момента сопротивления М _с в процессе работы производственного механизма отклонения частоты вращения двигателя будут минимальными.

Технические показатели данного способа регулирования следующие.

Диапазон регулирования сравнительно небольшой — порядка 2:1 и ограничивается вероятностью нестабильности работы двигателя при больших значениях сопротивлений резисторов R _д2.

Плавность регулирования при реостатном регулировании небольшая и определяется числом ступеней регулирования. Переключение ступеней осуществляется, как правило, с помощью магнитных контроллеров, контакторов и реле.

Изменение частоты вращения при реостатном регулировании возможно лишь вниз от основной.

Данный способ регулирования не экономичен, однако прост и удобен в эксплуатации.

Дата добавления: 2015-09-05