График характеристики двигателя независимого возбуждения



Уравнения и графики электромеханических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

При выводе уравнений для статических характеристик двигате­ля примем следующие допущения: реакция якоря не учитывается; момент на валу двигателя равен электромагнитному моменту. Тогда уравнения для напряжения, ЭДС якоря и электромагнитного мо­мента будут иметь вид

U = E + IR; (4.1) Е = кФω; (4.2) М= кФI, (4.3) где R = RЯ + RД — полное сопротивление цепи якоря, Ом; Ф — магнит­ный поток, Вб; U- подводимое к якорю напряжение, В; к =pNl(2πa) —конструктивный коэффициент двигателя; р — число пар полюсов; N -число активных проводников обмотки якоря; а — число параллель­ных ветвей обмотки якоря. Подставляя (4.2) в (4.1), получим формулу для электромехани­ческой характеристики ω(I): ω = (U – IR)/(kФ). (4.4)

В соответствии с (4.4) электромеханическая и механичес­кая характеристики ДПТНВ представляют собой линейные зави­симости угловой скорости (далее скорости) от тока и момента, вид которых для разных полярностей питающего якорь напряжения по­казан на рис. 4.1, б.

Характерными точки А хо­лостого хода, в которой ω = ω, а I = М = 0, и точка В короткого замыкания, где ω = 0, а / = /кз и М = Мкз. Отметим, что режим ко­роткого замыкания для электрической машины соответствует не­подвижному состоянию якоря при поданном на двигатель напря­жении, а не замыканию его электрических цепей между собой или на корпус. Режим короткого замыкания называется также пуско­вым режимом, поскольку является начальным при включении (пус­ке) двигателя.

Уравнения (4.4) и (4.5) можно записать в сокращенной форме:

где ωо — скорость идеального холостого хода двигателя,

∆ω — изменение угловой скорости относительно скорости идеаль­ного холостого хода,

На рис. 4.1,6 показана также характеристика ДПТНВ, уравне­ния которой получают из (4.4) и (4.5) при U = 0:

Зависимости ω (I) и ω (M) при U = 0 также являются линейными.

Условия выбора проводов и жил кабеля в сетях выше 1000В.

Сечения проводов и жил кабелей должны выбираться в зависимости от ряда факторов, которые разделяются на техни­ческие и экономические.

Технические факторы, влияющие на выбор сечений, следующие:

1)нагрев от длительного выделения тепла рабочим (расчетным) током;

2)нагрев от кратковременного выделения тепла током короткого замыкания;

3)потери (падение) напряжения в жилах кабеля или проводах воздушной линии от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах;

4)механическая прочность — устойчивость к механической нагрузке (соб­ственная масса, гололед, ветер);

5)коронирование — фактор, зависящий от применяемого напряжения, сечения провода и окружающей среды.

Методика выбора сечения при U ≤ 35 кВ:

  1. Выбор сечения по экономической плотности тока: F = Iнб / jэк.
  2. Проверка выбранного сечения по длительно-допустимому току: Iрасч ≤ Iдлит. доп.
  3. Проверка кабелей по термической стойкости.
  4. Проверка по потере напряжения: ΔUдоп = ± 5% Uном.
  5. Проверка проводов по механической прочности. (проверка на корону не производится)
  6. Окончательно выбирается наибольшее сечение.

Методика выбора сечения при U ≥ 110 кВ:

  1. Выбор сечения по экономической плотности тока: F = Iнб / jэк.
  2. Проверка выбранного сечения по длительно-допустимому току: Iрасч ≤ Iдлит. доп.
  3. Проверка кабелей по термической стойкости.
  4. Проверка проводов по условиям короны (проверка проводов по потере напряжения не производится).
  5. Проверка кабелей по потере напряжения.
  6. Проверка проводов по механической прочности не производится, т.к. сечение проводов по условиям короны превышает сечение по механической прочности.
  7. Окончательно выбирается наибольшее сечение.
Читайте также:  Схема намотки шагового двигателя

Экономический выбор целесообразного сечения по ПУЭ производят по так называемой экономической плотности тока в зависимости от металла про­вода и числа часов использования максимума нагрузки в соответствии с выра­жением sЭ = IР / jЭ

где /р — расчетный ток; jэ — экономическая плотность тока.

Выбор сечения жил кабелей по нагреву током короткого замыкания. Для выбора термически устойчивого сечения жил кабеля необходимо иметь значение установившегося тока короткого замы­кания из соответствующего расчета и возможное время прохождения этого тока через кабель. Время определяется уставкой защиты, которая имеет наибольшее значение выдержки времени (если есть несколько видов защиты).

Определение сечения по термической стойкости производится по формуле

,

где С – постоянный коэффициент, равный для алюминиевых жил 10,5 , I (3) К – ток КЗ в конце кабельной линии, tП – приведённое время действия тока КЗ:

где tОТКЛ – время отключения тока КЗ, tРЗ – время действия релейной защиты.

Кабели, защищенные плавкими токоограничивающими предохранителями, на термическую стойкость к токам к. з. не проверяются, поскольку время сраба­тывания предохранителя мало (0,008 с) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.

Выбор сечений жил кабелей и проводов воздуш­ных линий по потерям напряжения. Потери напряжения в трехфазной линии переменного тока могут быть при­ближенно определены из выражения

∆U = √3 IР(rcosφ + xsinφ)

IР — расчетный ток линии, А; r и х — активное и индуктивное сопротивления линии, Ом; cosφ — коэффициент мощности в конце линии.

Если пренебречь индуктивным сопротивлением проводов линии, когда х

Сигнал обратной связи UТГ = UОС сравнивается с зада­ющим сигналом скорости U3,c, и их разность в виде сигна­ла рассогласования (ошибки) UВХ подается на вход дополнительного усилителя У, который с коэффициентом ky уси­ливает сигнал рассогласования UВХ и подает его в виде сигнала управления Uy на вход преобразователя П.

Таким обр., UВХ = UЗС – γω; UУ = kУUВХ. Формулы для характеристик ДПТ в замкнутой системе имеют вид: где с = СФНОМ; — общий коэффициент усиления системы.

Для анализа жесткости получаемых характеристик со­поставим перепады скорости в разомкнутой ΔωР и замкну­той ΔωЗ системах при одном и том же токе или моменте:

Так как KС > 0, то всегда ω3

Дата добавления: 2015-03-19 ; просмотров: 1514 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Схема включения и статические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Основная схема включения ДПТ НВ представлена на рис. 2, где приняты следующие обозначения: I, Iв, – соответственно токи в цепях обмоток якоря и возбуждения ОВ, А;

Е – ЭДС обмотки якоря, В;

Ω и М – соответственно угловая скорость (рад/с) и момент (Нм) двигателя;

Rя= гоя + гдп + rко + гщ – сопротивление цепи обмотки якоря, состоящее из сопро­тивлений обмотки якоря, добавочных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом; Rов – сопротивление обмотки возбуждения, Ом; Lя, Lов – соответственно индуктивности обмоток якоря и возбуждения, Гн. На схеме показаны добавочные резисторы в цепях обмоток якоря Rд и возбуждения Rв, а также от­дельные источники питания обмоток якоря и возбуждения с напря­жениями соответственно U и Uв.

При выводе уравнений для статических характеристик двигате­ля примем следующие допущения: реакция якоря не учитывается; момент на валу двигателя равен электромагнитному моменту. Уравнение равновесия напряжения цепи обмотки якоря, ЭДС якоря и электромагнитного мо­мента для установившегося режима работы двигателя и принятых допущениях были выведены в разделе 2.1 и имеют вид

Читайте также:  После замены двигателя нестабильные обороты

где R = Rя + Rд – полное сопротивление цепи якоря, Ом; Rд – регулировочное сопротивление цепи обмотки якоря; Ф – магнит­ный поток, Вб; U – подводимое к якорю напряжение, В; Ce = pпN/(2πa)– конструктивный коэффициент двигателя; рп – число пар полюсов; N – число активных проводников обмотки якоря; а – число параллель­ных ветвей обмотки якоря. В системе СИ коэффициенты См=Ce.

При условии Ф=const произведения СеФ и СмФ также постоянны и могут быть обозначены постоянными коэффициентами ke= СеФ и kм= СмФ.

Коэффициент ke= СеФ называется коэффициентом ЭДС двигателя. Он равен ЭДС двигателя вращающегося со скоростью 1 рад/с при номинальном магнитном потоке.

Коэффициент kм= СмФ называется коэффициентом момента двигателя. Он равен моменту развиваемому двигателем на 1 А тока якоря при номинальном потоке.

Подставляя (66) в (65), получим формулу для электромехани­ческой характеристики Ω(I):

Формулу для механической характеристики Ω(М) ДПТ НВ полу­чим из (68) с использованием выражения (67):

. (69)

В соответствии с (68) и (69) электромеханическая и механичес­кая характеристики ДПТ НВ представляют собой линейные зави­симости угловой скорости (далее скорости) от тока и момента, вид которых для разных полярностей питающего якорь напряжения по­казан на рис. 19. Здесь электромеханическая и механическая характеристики совмещены, что в соответствии с (67) справедливо в случае СеФ = const.

Рис.19. Статические характеристики ДПТ НВ

Их характерными точками являются точка хо­лостого хода, в которой Ω = Ω , а I =0, М= 0, и точка короткого замыкания, где Ω = 0, а I = Iкз и М = Мкз. Отметим, что режим ко­роткого замыкания для электрического двигателя соответствует не­подвижному состоянию якоря при поданном на двигатель напря­жении, а не замыканию его электрических цепей между собой или на корпус. Режим короткого замыкания называется также пуско­вым режимом, поскольку является начальным при включении (пус­ке) двигателя.

Уравнения (68) и (69) можно записать в сокращенной форме:

где Ω – скорость идеального холостого хода двигателя,

ΔΩ – изменение (перепад) угловой скорости относительно скорости идеаль­ного холостого хода,

Выражения (68) и (69) позволяют назвать основные способы реализации искусственных характеристик ДПТ НВ, используемых для ре­гулирования скорости вращения ЭП. К ним относятся:

изменение сопротивления добавочного рези­стора в цепи якоря (Rд);

– изменение магнитного потока Ф;

– изменение подводимого к якорю напряжения U.

Отме­тим, что значения входящих в эти выражения тока и момента определяются только меха­нической нагрузкой двигателя Мс и не могут быть установлены произвольно.

Задача 15. Рассчитать и построить естественные характеристики ДПТ НВ, используя следующие его паспортные (номинальные) данные: Рном = 300 кВт;

Для построения характеристик, представляющих собой прямые линии, доста­точно рассчитать координаты двух точек: номинального режима и холостого хода. Найдем номинальные скорость и момент двигателя:

Предварительно определим по (67)

тогда скорость идеального холостого хода

Читайте также:  Лучшее средство для мойки двигателя своими руками

По координатам точек холостого хода (Ω = Ω, I =0, М = 0) и номинального режима Ω = Ωном, I =Iном, М=Мном построим естественные электромеханичес­кую Ω(I) и механическую Ω(M) характеристики.

4.2. Режимы торможения, холостого хода и короткого замыкания двигателя постоянного тока независимого возбуждения [1]

Режимы торможения, холостого хода и короткого замыкания двигателя постоянного тока независимого возбуждения относят к энергетическим режимам работы электрической машины.

Электрическая машина обладает так называемым свойством обратимости, т.е. она может работать как двигателем, преобразуя электрическую энергию в механическую, так и генератором, осу­ществляя обратное преобразование энергии. При этом переход из одного режима в другой может происходить без изменения схемы включения. При работе двигателей в генераторном режиме на валу электрической машины создается тормозной момент, обеспечива­ющий интенсивное принудительное замедление (торможение) дви­жения ЭП и, следовательно, расширяющий его возможности по уп­равлению движением исполнительного органа (в частности, при его торможении и реверсе).

Энергетический режим работы электрической машины можно определить исходя из взаимных направлений двух переменных: элек­трических (ЭДС Е и тока I) или механических (момента М и скоро­сти Ω). При одинаковых направлениях скорости и момента и раз­ных направлениях тока и ЭДС имеет место двигательный режим работы, а при противоположных направлениях скорости и момен­та и одинаковых направлениях ЭДС и тока – генераторный. Гра­ничными между двигательным и генераторным являются режимы холостого хода и короткого замыкания, в которых одна электри­ческая и одна механическая переменные равны нулю. При холос­том ходе нулю равны ток и момент, а при коротком замыкании – ЭДС и скорость.

Рассмотрим режимы работы двигателя (рис. 21) на различных участках его характеристик (см. рис. 19) при положительной по­лярности напряжения U.

Режим холостого хода (точка А). Двигатель не получает энер­гии ни из электрической сети (за исключением электроэнергии на возбуждение), ни с вала. В этом режиме I = 0, Е = U = СеФΩ, М = 0, Ω = Ω (см. рис. 21, а).Эту точку механической характеристики иногда называют точкой «идеального холостого хода».

Режим короткого замыкания возникает при неподвижном роторе и наличии напряжения на обмотке якоря, при этом Ω= 0 и Е = 0. В этом режиме, согласно (65) I = Iкз = U/R, электрическая энергия, посту­пая из сети, рассеивается в виде тепла в резисторах якорной цепи. Механическая энергия с вала ДПТ не отдается, так как Ω = 0 (см. рис. 21, г). Такой режим возникает в момент пуска двигателя в ход. В первый момент времени после подачи напряжения на якорь двигателя якорь неподвижен и ЭДС обмотки якоря равна нулю. Режим прямого пуска двигателя от сети допускается только для микродвигателей. В таких двигателях сопротивление обмотки якоря относительно велико и пусковой ток не превышает (3-5)Iном. В машинах повышенной мощности сопротивления обмотки якоря мало и ток при пуске может в 10-20 раз превышать номинальный ток. Такой большой ток может повредить коллектор, щетки и обмотку якоря. Для ограничения величины пускового тока необходимо в цепь обмотки якоря включать пусковой реостат.

Двигательный режим (участок от +Ω до Мп характеристики, приведенной на рис. 19) в диапазоне 0 13 1415161718192021Следующая

Дата добавления: 2019-02-08 ; просмотров: 1298 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Adblock
detector