Bmw-rumyancevo.ru

БМВ Мастер — Автожурнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Регулирование скорости двигателей постоянного тока

Регулирование скорости двигателей постоянного тока

Из уравнения электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения следует, что возможны три способа регулирования его угловой скорости:

1) регулирование за счет изменения величины сопротивления реостата в цепи якоря,

2) регулирование за счет изменения потока возбуждения двигателя Ф,

3) регулирование за счет изменения подводимого к обмотке якоря двигателя напряжения U . Ток в цепи якоря I я и момент М, развиваемый двигателем, зависят только от величины нагрузки на его валу.

Рассмотрим первый способ регулирования скорости двигателя постоянного тока изменением сопротивления в цепи якоря . Схема включения двигателя для этого случая представлена на рис. 1 , а электромеханические и механические характеристики — на рис. 2 , а.

Рис. 1. Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Рис. 2. Механические характеристики двигателя постоянного тока при различных сопротивлениях цепи якоря (а) и напряжениях (б)

Изменяя сопротивление реостата в цепи якоря можно получить при номинальной нагрузке различные угловые скорости электродвигателя на искусственных характеристиках — ω1, ω2, ω3.

Проведем анализ данного способа регулирования угловой скорости двигателей постоянного тока с помощью основных технико-экономических показателей. Так как при данном способе регулирования изменяется жесткость характеристик в широких пределах, то при скоростях менее половины номинальной стабильность работы двигателя резко ухудшается. По этой причине диапазон регулирования скорости ограничен ( D = 2 — З).

Скорость при данном способе можно регулировать в сторону уменьшения от основной, о чем свидетельствуют электромеханические и механические характеристики. Высокую плавность регулирования трудно обеспечить, так как потребовалось бы значительное количество ступеней регулирования и соответственно большое число контакторов. Полное использование двигателя по току (нагреву) в этом случае достигается при регулировании с постоянным моментом нагрузки.

Недостатком рассматриваемого способа является наличие значительных потерь мощности при регулировании, которые пропорциональны относительному изменению угловой скорости. Достоинством рассмотренного способа регулирования угловой скорости являются простота и надежность схемы управления.

Учитывая большие потери в реостате при малых скоростях, данный способ регулирования скорости применяется для приводов с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы.

При втором способе регулирование угловой скорости двигателей постоянного тока независимого возбуждения осуществляется изменением величины магнитного потока за счет введения в цепь обмотки возбуждения дополнительного реостата. При ослаблении потока угловая скорость двигателя как при нагрузке, так и при холостом ходе возрастает, а при усилении потока — уменьшается. Практически возможно изменение скорости только в сторону увеличения ввиду насыщения двигателя.

При увеличении скорости ослаблением потока допустимый момент двигателя постоянного тока изменяется по закону гиперболы, а мощность остается постоянной. Диапазон регулирования скорости для данного способа D = 2 — 4 .

Механические характеристики для различных значений потока двигателя приведены на рис. 2 , а и 2 , б, из которых видно, что характеристики в пределах номинального тока имеют высокую степень жесткости.

Обмотки возбуждения двигателей постоянного тока независимого возбуждения обладают значительной индуктивностью. Поэтому при ступенчатом изменении сопротивления реостата в цепи обмотки возбуждения ток, а следовательно, и поток будут изменяться по экспоненциальному закону. В связи с этим регулирование угловой скорости будет осуществляться плавно.

Существенными преимуществами данного способа регулирования скорости являются его простота и высокая экономичность.

Данный способ регулирования используют в приводах в качестве вспомогательного, обеспечивающего повышение скорости при холостом ходе механизма.

Третий способ регулирования скорости заключается в изменении напряжения, подводимого к обмотке якоря двигателя. Угловая скорость двигателя постоянного тока независимо от нагрузки изменяется прямо пропорционально напряжению, подводимому к якорю. Поскольку все регулировочные характеристики являются жесткими, а степень их жесткости остается для всех характеристик неизменной, работа двигателя является стабильной на всех угловых скоростях и, следовательно, обеспечивается широкий диапазон регулирования скорости независимо от нагрузки. Этот диапазон равен 10 и может быть расширен за счет специальных схем управления.

При данном способе угловую скорость можно уменьшать и увеличивать относительно основной. Повышение скорости ограничено возможностями источника энергии с регулируемым напряжением и U ном двигателя.

Если источник энергии обеспечивает возможность непрерывного изменения подводимого к двигателю напряжения, то регулирование скорости двигателя будет плавным.

Данный способ регулирования является экономичным, так-так регулирование угловой скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения осуществляется без дополнительных потерь мощности в силовой цепи якоря. По всем перечисленным выше показателям данный способ регулирования по сравнению с первым и вторым наилучший.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Шунтирование двигателя что это такое

Не имел дела с машинами постоянного тока, у нас везде были асинхронные переменного, но в теории ИМХО так:

При достижении определенной частоты вращения якоря при максимальном напряжении возникает противоэдс, двигатель теряет крутящий момент на валу, если еще увеличить скорость вращения начнется генераторный режим, применительно к ЖД рекуперативное торможение.

Читать еще:  Что такое тепловой двигатель термин

Поскольку напряжение поднимать уже некуда (уперлись в электрическую прочность изоляции), а ехать быстрее очень хочется начинают шунтировать ОВ, это приводит к снижению тока в обмотке и поля соответственно, что смещает точку генераторного режима и при той же скорости вращения и напряжении, на валу снова возникает крутящий момент, мощность двигателя возрастает.

А вот почему она возрастает интересно.

А вот почему она возрастает интересно. потому что катушки якоря создают тем большее реактивное сопротивление, чем больше частота проходящего по цепи тока. А частота равна числу раз замыкания-размыкания каждой из обмоток якоря за одну секунду (т.е. удвоенной частоте якоря)

начинают шунтировать ОВ, это приводит к снижению тока в обмоткесуммарный ток через обмотку и шунт наоборот, возрастает. Почему — написано выше.

Вобщем, объясню так. В коллекторном двигателе есть такое понятие, как противоЭДС. Это так сказать, сопротивление якоря. Оно растёт с ослаблением поля якоря, т.к. последний начинает вращаться БЫСТРЕЕ. От чего начинают быстрее переключаться обмотки. От этого поле статора становится сильнее поля якоря, и возрастает противоЭДС, и как следствие активное сопротивление. Ток падает. А вот теперь мы подключили шунт к ОВ. Так вот шунт взял часть тока на себя, поле ослабло. Поле якоря стало сильнее, сопростивление упало, ток возрос. От этого Поднимается мощьность ТЭДа. А тепеь фишка.
Полезная мощьность ТЭД прямопропорциональна току якоря и обратна току статора. Так вот на ослабленном поле у ТЭДа максисальное КПД. Току тратится столько же, а вот полезная мощьность больше. Вот поэтому на шунтах ездить экономней. Проверенно. Но поле бесконечно ослаблять нельзя. Есть определённая кривая ТЭДа. Она зависит от конструкции ТЭД и железа из которого он сделан.

Поскольку напряжение поднимать уже некуда (уперлись в электрическую прочность изоляции), а ехать быстрее очень хочется начинают шунтировать ОВ

Напряжение на ТЭД не совсем падает. Просто от того что ты дал шунта резко увеличился ток и под действием тока и собственых потерь «просела» ВУ.

ЧТо я и сделал на ВЛ80С-985. Кстати на полном поле куда просче вынести движки при номинальном напряжении, чем на ослабленном, даже при небольшом перенапряжении

Кхм. Ни одного правильного ответа. В целом есть мысли, но от и до — нифига.
Значит так:
Наш объект исследований — один ТЭД электровоза (последовательно соединенные обмотка якоря (ОЯ) и обмотка возбуждения (ОВ) и, замыкающий цепь, включенный им последовательно источник напряжения (U = const).
Первое. Замыкаем цепь, электровоз стоит — частота вращения вала ТЭД нулевая (n = 0). Через двигатель пошел ток, определяемый только его сопротивлением (Rоя + Rов). У двигателя появился крутящий момент, равный:
M = с1*Iя*Ф;
где Iя — ток якоря (и на данный момент всего двигателя, т.е. и ОВ тоже);
Ф — магнитный поток обмотки возбуждения, который, грубо говоря пропорционален ее току;
с1 — постоянный коэффициент.
Т.е. чем больше токи ОВ и ОЯ, тем ТЭД сильнее тянет.
Второе. Появилась сила тяги (момент), электровоз поехал. И, так как любая электрическая машина обратима, то двигатель «стал» генератором, вернее пытается им стать .
ЭДС, вырабатываемая в ОЯ равна:
Eя = c2*Ф*n;
где n — частота вращения вала ТЭД (ну или скорость электровоза);
с2 — также постоянный коэффициент.
Следовательно напряжение, приложенное к сопротивлению обмоток ТЭД, снижается (ведь появилась генераторная ЭДС, направленная против напряжения, приложенного к двигателю). Ток двигателя начинает падать.
Вместе с ним падает магнитный поток ОВ (он же пропорционален току).
А еще вместе падает сила тяги — это же произведение Ф и Iя.
Наступает такой момент, когда сила тяги сровнялась с сопротивлением движению на данной скорости и ток больше не падает, а скорость не растет.
// Необольшое отступление: рассмотрен безреостатный пуск без перегруппировки. Камни не кидать — текст учебный. ))))
Что же делать?
Чтобы увеличить силу тяги надо увеличить ток ОЯ или Ф.
— Если увеличить Ф, то возрастет и ЭДС (см. вторую формулу) следовательно ток упадет. Плохо.
— Увеличить ток ОЯ сам по себе сложно (там же последовательное соединение ОЯ и ОВ).
А вот если уменьшить Ф? Шунтируем ОВ резистором. Часть тока пойдет через резистор и ток ОВ уменьшится. А вот ток ОЯ напротив увеличиться, ведь общее сопротивление движка стало меньше. Так как ток ОВ уменьшился, то уменьшился Ф.
Посмотрим по второй формуле: уменьшился магнитный поток ОВ, следовательно ЭДС якоря упала. Увеличивается общий ток и ток якоря двигателя. Момент на валу ТЭД начинает также увеличиваться. Увеличивается скорость. и т.д.

Если быть внимательным, то можно заметить, что при уменьшении магнитного потока Ф, которое достигается при шунтировании ОВ резистором (а это и есть ослабледние поля), один множитель формулы момента на валу растет (Iя), а другой уменьшается (Ф). Но из-за нелинейной зависимости Ф от Iов ток якоря растет сильнее, чем уменьшается магнитный поток, и, следовательно, ослабление поля позволяет увеличить силу тяги (и скорость) электровоза без дополнительного увеличения напряжения на ТЭД.

Читать еще:  Щелканье при работе двигателя

P.S. И еще маленькое замечание: коэффициенты с1 и с2 зависят от параметров тягового двигателя, а также от используемых единиц измерения. Если все мерить в системе СИ (даже частоту вращения в рад/сек), то эти коэффициенты равны между собой и рассчитываются исходя из параметров обмоток двигателя.

Хочу добавить к сказанному Aleks’ом. Для лучшего восприятия.

Подключение сопротивления параллельно ОВ ТЭД правильнее называть не ослаблением поля, а увеличением тока якоря.

Замечу, что при одном токе якоря сила тяги ТЭД ниже при ослабленном поле.

Евгению: КПД двигателя в режиме ОВ ниже. Сопротивление в цепи ТЭД — оно что, КПД повышает?

Забору: ТЭД последовательного возбуждения не перейдёт автоматически в режим электрического торможения, если его раскрутить посильнее. Если на валу двигателя нет нагрузки, он пойдёт вразнос, пока не развалится (обычно разрывается бандаж якоря и разваливается его обмотка + круговой огонь).

Аналитику: электрическое торможение и реализуется переключением ТЭДов с последовательного на независимое возбуждение. Беда в том, что получение требуемых характеристик ЭПС при этом требует довольно сложной аппаратуры и, желательно, электронного управления. Это стало возможным у нас не так давно, да и то ещё не совсем получается (пример — ЭС4К).

Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам? Это называлось ВЛ12 и было дорого и сложно.

позволяет реализовать ещё несколько интересных моментов вроде рекуперации (или я заблуждаюсь и оно реализуется совсем не так?) Именно так. ОВ запитывается от возбудителя (или ВУВ на переменниках) с измененным относительно тяги направлением тока.

Подключение сопротивления параллельно ОВ ТЭД правильнее называть не ослаблением поля, а увеличением тока якоря. Правильнее как раз-таки «ослабление поля» или «ослабление возбуждения» (старый вариант). ГОСТ такой.

Правильнее как раз-таки «ослабление поля» или «ослабление возбуждения» (старый вариант). ГОСТ такой.

Я имел ввиду физический смысл.

Чтобы разогнаться дальше — нужно увеличить силу тяги, для этого нужно увеличить ток якоря, для чего можно зашунтировать ОВ, чтобы снизить ЭДС вращения.

Дык я же не без нагрузки предлагал раскручивать, имелось в виду принудительное раскручивание вала при том же напряжении.

А кстати почему не перейдет в режим генератора?

. Что если подключить ОВ и ОЯ к разным источникам?
Получится схема с независимым возбуждением.

В этом случае ослабление поля можно сделать плавным.

Дык я же не без нагрузки предлагал раскручивать, имелось в виду принудительное раскручивание вала при том же напряжении.

А кстати почему не перейдет в режим генератора?

Ну вот представьте: частота вращения двигателя постоянного тока

где
U — напряжение, приложенное к цепи двигателя;
Ia — ток якоря;
R — суммарное сопротивление цепи якоря двигателя;
Ce — машинная постоянная;
Ф — магнитный поток главных полюсов.

Таким образом, частота вращения обратно пропорциональна току нагрузки. При нагрузке на валу менее примерно 25% от номинальной и номинальном напряжении двигатель идёт вразнос.

Если же мы понизим напряжение и попытаемся подкрутить двигатель от внешнего источника мех. энергии, компенсируя потери на трение, ЭДС вращения будет увеличиваться до тех пор (одновременно ограничивая ток двигателя), пока потребление энергии двигателем не сведётся только к нагреву обмоток Ia^2*R. Частота вращения же может быть какой угодно.

В пределе (R=0) ЭДС вращения сравняется с напряжением питания и всё — тока нет, возбужения нет и взяться ему неоткуда.

Поэтому генератор последовательного возбуждения самостоятельно работать не может, всегда нужно начальное возбуждение. Да и по характеристикам такой никому не нужен.

7.4. Схемы шунтирования якоря двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

Для маломощных двигателей с последовательным возбуж­дением применима потенциометрическая схема регулирования напряжения, приложенного к силовой цепи двигателя, ана­логичная рассмотренной на рис. 7.4, а.Механические харак­теристики в этой схеме подобны характеристикам двигате­ля с последовательным возбуждением при различных на­пряжениях, но с увеличенным и изменяющимся от характе­ристики к характеристике суммарным сопротивлением якор­ной цепи.

Более благоприятная форма регулировочных механических характеристик получается в схеме шунтирования якоря, пред­ставленной на рис. 7.6, а.В этой схеме сопротивление шун­тирует только обмотку якоря двигателя, а обмотка возбужде­ния включается последовательно в цепь добавочного сопро­тивленияRдоб. Как следствие, по сравнению с потенциометрической схемой здесь кроме снижения подведенного к цепи якоря двигателя напряжения достигается также эффект уве­личения тока возбуждения за счет тока, протекающего поRШ. Благодаря последнему ток возбуждения при идеальном хо­лостом ходеIя =0 и неpaвен нулю:

где α’Ш=RШ/(Rш +Rдоб +Rв), а скорость идеального холостого хода имеет ограниченное значение:

Рис. 7.6. Схема шунтирования якоря двигателя с последовательным возбуждением (а) и соответствующие ей электромеханические (б) и механические(в)характеристики приRШ=const,RДОБ=var

При ω> ωдвигатель переходит в генераторный режим, в котором поступающая с вала механическая энергия пре­образуется в электрическую и теряется в виде теплоты в сопротивленияхRЯи Ящ. Двигатель работает генерато­ром параллельно с сетью на сопротивлениеRШ,и увели­чение напряжения наRШпо мере роста скорости дви­гателя вызывает постепенное уменьшение потребляемого из сети тока, т. е. тока возбуждения. ПриIШRШ→UС IВ→ 0, а скорость двигателя неограниченно возрастает. Поэтому в об­ласти генераторного режима электромеханическая характери­стика по мере роста скорости асимптотически приближается к прямой:iЯ=IK2=-UC/RШ. Так как при этом поток стре­мится к нулю, момент двигателя в генераторном режиме вна­чале возрастает, достигает максимума и в дальнейшем приω→∞ Μ=kФIя → 0, т. е. механическая характерно гика асимп­тотически приближается к оси ординат слева.

Читать еще:  Что такое лазерный ракетный двигатель

Электромеханические и механические характеристики в схе­ме шунтирования якоря двигателя с последовательным возбуждением на рис. 7.6, б и вприведены для случая, когдаRШ=const.RДОБ==var. Благодаря ограниченной скорости иде­ального холостого хода эти характеристики создают более благоприятные условия для регулирования скорости, чем ха­рактеристики в потенциометрической схеме.

Регулирование RШприRдоб=constдает семейство харак­теристик, приведенное на рис. 7.7,аи6.Аналогично потенциометрической схеме все эти характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей IK1К1) и ωК1в которой падение напряжения в якоре уравновешивается его ЭДС. Эта точка определяется пересечением реостатной характеристики, соответствующейRдоб приRШ=∞, и характеристики динамического торможения с независимым возбуждением приRШ=0 и Φ=Φ1=const. где Φ1=f(IB1)=f[UС/(RВ+Rдоб)].

Рнс.7.7. Характеристики в схеме рис. 7.6априRдоб=const,Rш=var

В схеме шунтирования якоря (см. рис. 7.6, ) при оп­ределении допустимой нагрузки на регулировочных характе­ристиках необходимо учитывать, что в двигательном режиме Iв >Iя. Это вынуждает в качестве критерия допустимой на­грузки при постоянной теплоотдаче принимать номинальный ток обмотки возбужденияIдоп =Iв,ном =Iном, что обеспечивает регулирование при потоке, равном номинальному, но требует по мере снижения скорости уменьшения момента Мдоп 4 / 14 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Способы перехода с одного соединения тяговых двигателей на другое

Описание электропоездов и электровозов, расписание поездов, фотографии

§ 84. Способы перехода с одного соединения тяговых двигателей на другое

Переход с одного соединения тяговых двигателей на другое стремятся осуществлять так, чтобы в течение его общее тяговое усилие всех двигателей и каждого в отдельности менялось возможно меньше, переходные процессы протекали плавно, схема перехода и применяемые для переключения аппараты были более простыми. На э. п. с. постоянного тока применяют следующие способы перехода: коротким замыканием части двигателей, шунтированием части двигателей резисторами, по схеме моста н с помощью диодов.

Переход коротким замыканием. При

трех группировках двигателей на безреостатной позиции последовательного соединения (С) включены контакторы 1—14 (рис. 234, а и г). Контакторами 6—11 выводятся из цепи тяговых двигателей резисторы /?2 и Р,3, при включении контактора 4 подготовляется переход на последовательно-параллельное соединение (СП) групп двигателей Чтобы уменьшить бросок тока в цепи при шунтировании двигателей М4—Мб, что может привести к резкому увеличению тяго-

вого усилия, вызвать боксование колесных пар и круговой огонь на коллекторах двигателей М1—МЗ, вначале в цепь двигателей М1—Мб выключением контакторов 7—11 вводятся резисторы #2 и ИЗ (переходная позиция П1).

Переход на последовательно-параллельное соединение начинается включением контактора 15, который шунтирует двигателями М4-—Мб, а двигатели М1— МЗ соединяет с землей (позиция П2). Затем выключается контактор 13, размыкая цепь двигателей М4—Мб (позиция ПЗ). Переход заканчивается на 1-й реостатной позиции последовательно-параллельного соединения включением контакторов 17 и 16, которые подсоединяют к уравнительному соединению соответственно последовательно соединенные резисторы /?/ и Р,3 и двигатели М4—Мб. Уравнительное соединение необходимо для выравнивания напряжения между параллельными группами тяговых двигателей и их нагрузки, если сопротивления параллельных цепей резисторов не равны.

При переходе с последовательно-параллельного соединения двигателей на параллельное, как и во время перехода с последовательного соединения на последовательно-параллельное, выключением

Рис. 234 Схемы (а и д), диаграммы изменений тока и силы тяги (бив) и таблица (г) последовательности включения контакторов при переходе с последовательного на последовательно-параллельное соединение двигателей коротким замыканием

реостатных контакторов вводится в цепь двигателей часть пускового реостата. Затем, включившись контакторы 18 и 19, шунтируют двигатели МЗ и М4, а контакторы 12, 14 и 15 размыкают их цепь. Переход заканчивается на 1-й реостатной позиции параллельного соединения включением контакторов 13, 20, 21 и 22.

Изменение тока в двигателях при переходе с последовательного на последовательно-параллельное соединение групп двигателей можно проследить по диаграмме рис. 234, б. До момента Л двигатели М1—Мб включены последовательно и ток в их цепи А_б. В момент /д, то он уменьшается при переходе на параллельное соединение до 1’2, соответственно уменьшается и сила тяги. Если /,

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector