Электромеханические и механические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Общие сведения.

У двигателей постоянного тока последовательного возбуждения (ДПТ ПВ) обмотку якоря и обмотку возбуждения включают последовательно (рис. 2.16). Вследствие чего с изменением тока нагрузки меняется и магнитный поток Ф. А поскольку зависимость кривой намагничивания Ф = J[I) нелинейная (рис. 2.17), то аналитического выражения электромеханическая и механическая характеристики не имеют.

В связи с тем что физические процессы, протекающие в ДПТ последовательного возбуждения, аналогичны ДПТ независимого.

Рис. 2.16. Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

возбуждения, механическую и электромеханическую характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения описывают теми же уравнениями, что и для двигателя постоянного тока независимого возбуждения (2.11 и 2.12) с той лишь разницей, что поток Ф — функция тока якоря (см. рис. 2.17), а сопротивление якорной цепи R& — сумма сопротивлений обмотки якоря и обмотки возбуждения.

Для построения естественных механической и электромеханической характеристик используют универсальные рабочие характеристики (рис. 2.18).

Среди универсальных рабочих характеристик уже имеется электромеханическая характеристика со = Д/_я), а для расчета механической характеристики со =/(Л/) используют зависимость Л/=/(/_я). При аппроксимации кривой намагничивания линейной зависимостью в области малых значений /_я(/_я < 0,3/_н) электромеханическая и механическая характеристики имеют вид гиперболической зависимости, асимптота которой совпадает с осью скоростей.

где а'— коэффициент аппроксимации кривой намагничивания, определяемый углом наклона между касательной к кривой намагничивания и осью абсцисс; с — конструктивная постоянная.

Рис. 2.17. Кривая намагничивания двигателя постоянного тока

Рис. 2.18. Универсальные рабочие харак тернстики ДПТ ПВ:

Л/, (о, / — в относительных единицах Поэтому необходимо помнить, что двигатель постоянного тока последовательного возбуждения нельзя включать в сеть без нагрузки, так как угловая скорость двигателя стремится к бесконечности (см. рис. 2.18).

Искусственные характеристики ДПТ ПВ можно получить следующими способами:

введение

м в цепь якоря добавочного сопротивления /?_доб (реостатные характеристики);

изменением подводимого напряжения ?/_с;

изменением магнитного потока Ф.

Для построения искусственных характеристик первыми двумя способами применяют уравнение (2.32).

где = /?, + /?"; Я_я, — соответственно сопротивления обмоток якоря и возбуждения.

Задаваясь несколькими значениями значений /_я, по характеристике со = /(/_я) находят значения Юе, которые подставляют в уравнение (2.32) при заданном внешнем сопротивлении /?_доб, напряжении U_c и определяют скорость со,.

Регулирование магнитного потока двигателя постоянного тока последовательного возбуждения возможно путем шунтирования обмотки возбуждения. На рисунке 2.19 представлены электрическая схема включения ДПТ ПВ при шунтировании обмотки возбуждения (а) и механические характеристики при различных сопротивлениях /?_ш1 и R_mi (б).

Рис. 2.19. Схема включения ДПТ ПВ (а) и механические характеристики (б) при шун тировании обмотки возбуждения:

— сопротивление шунта; — сопротивление последовательного резистора Режимы торможения ДПТ ПВ. Для этого двигателя возможны два вида электрического торможения:

• 1) динамическое;
• 2) торможение противовключением.

Рекуперативное торможение невозможно, поскольку ДПТ ПВ не имеет частоты вращения идеального холостого хода coq;

Динамическое торможение с независимым возбуждением выполняют путем ограничения тока в обмотках якоря и возбуждения добавочными резисторами Л_дт1 и Л_д т2 по схеме, приведенной на рисунке 2.20, а.

Недостаток динамического торможения с независимым возбуждением ДПТ ПВ — потребление из сети мощности, близкой к номинальной. Сопротивление ограничения Л_д т2, включенное последовательно с обмоткой возбуждения, в режиме динамического торможения обычно выбирают из условия, чтобы ток в обмотке возбуждения не превышал номинального значения^{д.т2 =} {UJI") ~ К

Торможение противовключением ДПТ ПВ достигается в двух случаях.

1. При активном статическом моменте М_ся путем введения большого добавочного сопротивления Л,. _п1 (рис. 2.21). В результате уменьшается ток в цепи якоря, а следовательно, момент двигателя. Последний начинает снижать угловую скорость до со = 0 (точка С), а затем якорь изменяет направление вращения (см. рис. 2.21, кри;

Рис. 2.20. Схема (а) и механические характеристики (б) ДПТ ПВ в режиме динамического торможения.

Рис. 2.21. Мехавические характеристики ДПТ ПВ в режиме торможения противовключением вая CD). При равенстве моментов М = М_С наступает установившийся режим вращения якоря с угловой скоростью —со,. = — ay Кривая CD соответствует режиму торможения противовключением.

2. При реактивном статическом моменте М_с путем изменения полярности напряжения на зажимах якоря двигателя, оставляя неизменным направление тока в обмотке возбуждения (во избежание перемагничивания машины). Для ограничения тока в цепи якоря в режиме торможения противовключением вводят добавочное сопротивление _п, поскольку в этом случае ЭДС и напряжение сети имеют одинаковую полярность,.

Торможение противовключением в этом случае происходит по характеристике FK Из-за зависимости магнитного потока от тока якоря ДПТ последовательного возбуждения обладают повышенными пусковыми и перегрузочными способностями.