8 Регулирование скорости дпт нв и пв. Регулирование скорости дпт

8 Регулирование скорости дпт нв и пв.

Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением (ДПТ НВ)

ДПТ НВ работает при Ф=const.

Уравнение электромеханической характеристики. .

В установившемся режиме diя/dt=dM/dt=0.Ур-я статических характеристик:

Хар-ки двигателя, при отсутствии в якорной цепи добав. сопротивления при Uя =const и ф=const, являются естественными

При изменении параметров двигателя, сети, или при использовании специальных схем включения характеристики двигателя будут искусственными.

1. при изменении сопротивления в якорной цепи ↓ жесткость характеристик . Семейство мех.характеристик, соответствующих различным значениямRдоб, изображено на рис., причемRд3>Rд2>Rд1. В частном случае приU=0 когда якорь замкнут на некоторое сопротивление, все хар-ки пересекаются в начале координат Из графиков видно, что ↑ сопротивления вызывает ↓ скорости дв-ля, т.к при этом ↑ падение напряжения на якоре, ↓ ток, следовательно и ↓ момент двигателя.

2. При изменении U, подводимого к якорю двигателя, изменяется0. Жесткость характеристик неизменна. Чтобы менять подводимоеU,необходимо питать двигатель от источника регулируемого напряжения

3. Иногда необходимо ↑ рабочую скорость сверх основной. При U=constослабляем магнитный поток дв-ля. ↓Ф вызывает ↑0, т.к., но ↓жесткость хар-к. В => будет ↑ падение скорости при одном и том же значении Мс.

При пуске двигателя в ход(=0),iя не зависит от Ф, а зависит отUиRЯ:.

Характеристики для Ф пересекаются в 1 точке на оси абсцисс. Механические хар-ки,точки пересечения характеристик не совпадают. При нагрузках, слева от точек пересечения, ωдв ↑, а при нагрузках справа–ωдв ↓. Это явление - опрокидывание регулирования.

ДПТ ПВ (последовательного возбуждения)

У ДПТ ПВ обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря и его поток Ф =f(iя) зависит от нагрузки машины. Уравнение электромеханической характеристики:

При изменении U на зажимах дв-ля хар-ки перемещаются вниз или вверх по отношению к естественной. При ↑ сопротивления якорной цепи ωдв↓ и характеристики смещаются вниз. Жесткость характеристик ↓. Из графиков видно, что ω↓ при увеличении нагрузки. Характеристики являются мягкими. Поэтому ДПВ непригодны для ЭПов, требующих постоянства скорости при меняющейся нагрузке.

9 Система генератор – двигатель (г–д).

Принципиальная схема системы Г-Д. В системе ГД в кач-ве управляемого преобр-ля используется генератор пост.тока независимого возбуждения, приводимый во вращение АД или СД. В кач-ве приводного двигателя рабочей машины используется ДНВ.

Пуск осуществляется включением сетевого (гонного) Д, вращающего Г. Приводной Д перед этим должен быть полностью возбужден, т.е. его магнитный поток должен быть номинальным. Напряжение на ОВ ГПТ д/б =0. При подаче напряжения на ОВ Г и его ↑, он будет развивать ЭДС, появится напряжение на якоре ДПТ и последний будет разгоняться.

Питание ОВ ГПТ в современных системах ГД, осуществляется от тиристорного или транзисторного ТВ. Основным. видом ТВ является ТП с раздельным упр-ем комплектами вентилей.. Зависимость вых. напряжения упр-ияUУна рис. Ее раб. участок можно считать линейным

Семейство мех. хар-к Д в системе ГД, соответствующее различным значениям ЭДС генератора при СД, на рис.

Жесткость основной хар-кидв-ля ~ в 2 раза меньше, чем при питании его от сети с U=const, вследствие того, что в як. цепи кроме сопротивления якоря Д имеется еще и сопротивление якоря ген-ра, а они ~ одинаковы. Но скорость идеального ХХ Д в разомкнутой системе ГД больше, чем при питании Д от сети с U=const, т.к. номин. ЭДС генератора, определяющая w0 Д, больше, чем номин. напряжение Д, определяющее w0 при питании его от сети. Хар-ка двигателя при питании его от сети с U=UHизображена пунктиром.

Режимы работы, торможение, расчет характеристик, основные показатели. Изменяя поток возбуждения (его ЭДС) можно осущ-ть непрерывное плавное упр-ие моментом и скоростью ЭПа во всех 4-х квадрантах коорд. системы при b=const. На рис. показано в 1-м квадранте семейство хар-к при ЕГ=var.

Режимы.Двигательный режимзаштрих. обл-ть в 1 и 3 квадрантах. Динам.торможение - одна хар-ка, проход. через начало координат. Режим противовключения - область между осью моментов и характеристикой динамического торможения во 2 и 4 квадрантах.

Генераторный режим с рекуперацией энергии в сеть -область во 2 и 4 квадрантах, заключенная между осью скоростей и хар-кой динамического торможения.

Торможение с отдачей энергии в сеть. ↓ или снимаем возб-ие генератора, ЭДС дв-ля станет больше ЭДС генератора. Д превратится в генератор.

Ток в якорной цепи изменит направление на противоположное. Генератор превратится в Д, работающий с ослабленным магнитным потоком. Скорость его ↑ и он будет раскручивать гонный Д со сверхсинхронной скоростью. Гонный Д превращается в генератор. Он будет отдавать в сеть акт.энергию, потребляя из сети реакт. энергию.

Достоинства системы ГД:

1.Отсутствуют громоздкие пусковые реостаты и потери в них. Недостатки системы ГД:

1.Высокая установленная мощность, превышающая в 3 раза мощность приводного дв-ля.

2.Сравнительно низкий КПД, равный .

studfiles.net

3.8. Регулирование скорости дпт независимого возбуждения в схеме с шунтированием якоря

Для регулирования скорости ДПТ независимого возбуждения применяется схема с шунтированием якоря, показанная на рис. 3.30. Эта схема позволяет с помощью двух добавочных резисторов–Rш,включаемого параллельно якорю, иRп,включаемого последовательно с якорем, получать

сравнительно жесткие характеристики в области малых скоростей ДПТ. Такие характеристики требуются, например, для электроприводов подъемных кранов и лифтов.

Уравнения характеристик ДПТ в схеме рис. 3.30 могут быть получены на основании выражений для ЭДС (3.2) и момента (3.3) ДПТ и следующих соотношений:

(3.57)

(3.58)

(3.59)

Заменяя в (3.57) и (3.58) ток Iпна его выражение из (3.59), а затем исключая из полученных двух уравненийIш, получаем следующие выражения соответственно для электромеханической и механической характеристик:

(3.60)

(3.61)

где

Из (3.60) и (3.61) видно, что в схеме с шунтированием якоря снижается скорость идеального холостого хода и падает жесткость характеристик по сравнению с основной схемой включения ДПТ. Это объясняется тем, что в схеме рис 3.30 напряжение ДПТ меньше напряжения источника питания, а в якорной цепи находится добавочный резистор Rп. По этой причине способ регулирования скорости в схеме с шунтированием якоря часто называют комбинированным, так как он сочетает в себе регулирование изменением напряжения и реостатное регулирование.

Семейство искусственных характеристик ДПТ в схеме рис. 3.30 при постоянном Rши регулируемомRпприведено на рис. 3.31.

Общая для данного RшточкаA1пересечения всех характеристик соответствует режиму работы ДПТ, когда он не потребляет ток из сети, в силу чего резисторRпне оказывает влияния на характеристики ДПТ. В этой точке ЭДС ДПТ уравновешивает напряжение сети и внутреннее падение напряжения в якоре, т. е.

Двигатель работает в режиме динамического торможения с током I1=U/Rш1. При измененииRш,например при его увеличении, общей точкой становится точкаA2, также располагающаяся на естественной характеристике.

Семейство искусственных характеристик ДПТ при постоянном Rпи регулируемомRшприведено на рис. 3.32. Пересечение характеристик происходит в точкеВ1,которая является общей точкой для всех искусственных характеристик при данномRп.В точкеB1ЭДС ДПТ, изменив свой знак, компенсирует внутреннее падение напряжения в якоре, вследствие чего напряжение на якоре и, следовательно, наRшравно нулю, ток через резисторRш.не проходит, а ток через якорь определяется какI1=U/Rп1.При измененииRп,например при его увеличении, общей точкой характеристик становится точкаВ2,координата тока для которой определяется соотношениемI2=U/Rп2.

Рассмотренный способ регулирования скорости по своим характеристикам и показателям занимает промежуточное положение между способами, связанными с изменением напряжения на якоре и сопротивлением в цепи якоря. Диапазон регулирования скорости лежит в пределах 5 – 6, плавность регулирования определяется плавностью изменения сопротивления RшиRп. Регулирование скорости осуществляется вниз от основной при постоянном моменте нагрузки, жесткость получаемых искусственных характеристик относительно высокая в области малых скоростей.

Экономичность этого способа регулирования невысока из-за значительных потерь мощности в якорной цепи. По этой причине способ используется для регулирования скорости ДПТ небольшой мощности при кратковременной работе на пониженных скоростях.

studfiles.net

8.Регулирование скорости дпт нв и пв.

Рег-ние скорости ДПТ независимого возбуждения шунтированием якоря

Введение добавочного сопр-ния в цепь якоря ДНВ позволяет снизить его скорость. При этом мех-кие хар-ки становятся мягкими. В ряде случаев, особенно для обеспечения точной остановки рабочего механизма, необходимо предварительное снижение скорости электропривода и работа на хар-ке с малой крутизной. При невысоких требованиях к точности и плавности рег-ния этого можно достичь шунт-нием якоря. Рег-ние скорости двигателя в схемах с шунт-нием осущ-ется с помощью делителей напряжения – потенциометров. При таком включении двигателя используются как бы одновременно два способа регулирования скорости – изменением подводимого к якорю напряжения и реостатное. В случае двигателей небольшой мощности потенциометр может быть выполнен в виде реостата со скользящими контактами, путем перемещения которого напряжение на якоре двигателя можно изменять от 0 до U=UН.Уравнение механической характеристики двигателя при данном способе регулирования можно получить, если воспользоваться уравнениями равновесия ЭДС и токов. Уравнение механической хар-ки

.

Крутизна этой характеристики больше естественной, но меньше искусственной с тем же Rп, но без шунтирования.

У

меньшение0 на хар-ке с шунт-нием происходит за счет понижения напряжения, приложенного к якорю Д. Якорь Д оказывается включенным на часть Д напряже­ния, образованного сопротивлением Rш и Rп.

Для выявления влияния величин Rш и Rп на вид хар-к, одно из этих сопр-ний будем полагать неизмененным, а другое изменять от 0 до  и наоборот. При изменении Rш от 0 до бесконечности и Rп = const 0 изменяется от 0ном до 0. При Rш = 0 . Это выр-ние представляет собой электромех-кую хар-ку динамического торможения при замыкании якоря накоротко.

При Rш =  и Rп = const . Это уравнение электромех-кой характеристики в нормальной схеме включения с добавочным сопротивлением Rп в цепи якоря.

В

этой точке сопр-ниеRш не оказывает влияния на режим работы схемы, ибо напр-е на зажимах якоря в ней равно 0, т.е. Uя=E+Iя·Rя=0. ЭДС Д, работающего в генераторном режиме, равна падению напр-я на Rя. Независимо от Rш ток в шунтирующем сопр-нии равен 0, т.к. напр-е на Rш = 0. В этом случае ток идет только через якорь и сопротивление Rп. Сопротивление Rяне оказывает ника­кого влияния на этот ток, т.к. напряже­ние на якоре Uя=0. Поэтому рассматриваемая точка является общей для всего семейства хар-к.

ур-ние электро­мех-кой хар-ки(Rп=0 и Rш=const )

При Rп= и Rш=const Д можно рассматривать как отключенный от сети и работающий в режиме динам-кого торможения на сопр-ние Rш. Ур-ние хар-ки, на которой он работает

.

При изменении Rп от 0 до  все возможные хар-ки будут лежать внутри угла, образованного естественной хар-кой при Rп=0 и хар-кой, соответствующей Rп= (см. график).

Плавность рег-ния при небольшой мощности Д, позволяющей использовать ползунковый реостат, достаточно высокая. Однако, с возрастанием мощности Д эта возм-сть исключается и рег-ние приходится осуществлять переключением ступеней регулировочных сопр-ний Rш и Rп с помощью силовой коммутационной аппаратуры. Т.к. при рег-нии этим способом поток Ф Д остается постоянным (Ф=Фн), допустимая нагрузка без учета изменения условий охлаждения постоянна и равна М=Мдоп=Мн=const.

КПД в схеме с шунтированием меньше, чем просто при реостатном рег-нии, т.к. ток, потребляемый из сети этом случае больше на величину тока в шунтирующем сопр-нии, а значит, больше и потребляемая из сети мощность.Это обстоятельство ограничивает применение данной схемы двигателями малой мощности (реже средней) при кратковременном снижении скорости. Диапазон регулирования  не превышает (45):1.

Рег-ние скорости ДПТ посл-ного возб-ния при посл-тельно-парал-ном включении

Подобный способ регулирования осуществим в том случае, если производственный механизм приводится в движение одновременно несколькими (обычно двумя) двигателями. Применение двух двигателей половинной мощности вместо одного возможного или из-за необходимости уменьшения момента инерции, или по условиям большей надежности работы, или по условиям удобства размещения двух двигателей меньших габаритов вместо одного большого. Такой привод находит применение для мощных разливочных кранов, в транспортных устройствах, в доменных подъемниках, мощных ножницах для резки металла и ряде других механизмов. В таких механизмах два двигателя одинаковой мощности работают на один общий вал.

П

ри последовательном включении (см. схему) на каждый из двигателей приходится половина напряжения сети. Когда двигатели переключаются на параллельную работу, каждый из них будет включен на полное напряжение сети, на которое и должны выбираться двигатели.

Таким образом получается две ступени регулирования без добавочной бесполезной траты энергии. При снижении скорости вдвое роль добавочного сопротивления играет второй двигатель, полезно использующий энергию. Для получения промежуточных ступеней регулирования, в цепь якорей может быть введено добавочное сопротивление, как показано на схемах пунктиром. В целях полного использования двигателей регулирование может производиться при Мс = const (без учета ухудшения условий охлаждения).

Рег-ние скорости ДПТ последовательного возбуждения в схемах с шунтированием

Для маломощных ДПВ может использоваться как и для ДНВ потенциометрическая схема рег-ния напряжения, приложенного к силовой цепи Д, позволяющая рег-вать его скорость. Возможны четыре основных варианта схем с шунтированием обмоток двигателя:

1. Схема с шунтированием двигателя.

2. Схема с шунтированием якоря.

3. Схема с шунтированием обмотки возбуждения.

4. Схема с параллельным включением обмотки якоря и обмотки возбуждения.

Во всех этих схемах в неразветвленной части обязательно должно быть последовательно включенное сопротивление Rп.

Снижение угловой скорости в схеме 1 вызывается падением напряжения на сопротивлении Rп, в результате чего на двигателе напряжение меньше, чем подводимое из сети напряжение. Энергетические показатели этой схемы хуже чем обычной схемы с последовательным сопротивлением в цепи якоря. Поэтому она не находит широкого применения.

Н

аличие сопротивления, шунтирующего только обмотку якоря в схеме2, создает возможность протекания тока по обмотке возбуждения при Iя=0. Поэтому здесь возможен режим идеального холостого хода. Эта схема позволяет осуществлять регулирование угловой скорости одновременно за счет снижения напряжения, подводимого к якорю, изменения магнитного потока, который изменяется из-за изменения тока в обмотке возбуждения, т.к. он равен сумме Iя+Iш, и реостатное путем изменения Rп.

Скорость двигателя регулируется обычно ступенчато вниз от основной в широких пределах, которые зависят от соотношения сопротивлений Rш и Rп, от насыщения машины и нагрева обмотки возбуждения.

С уменьшением Iя ток возбуждения Iв тоже уменьшается, а  растет. При  = 0 ЭДС якоря станет равной падению напряжения в сопротивлении Rш, создаваемому током, протекающим по этому сопротивлению, обмотке возбуждения и Rп. Это будет режим идеального холостого хода. При  > 0 двигатель переходит в генераторный режим и совместно с сетью начинает питать шунтирующий контур (Rя и Rш), отчего ток в нем увеличивается. Поступающая с вала механическая энергия преобразуется в электрическую и совместно с энергией, потребляемой из сети, теряется в сопротивлениях Rя и Rш. Увеличение тока в контуре Rя - Rш увеличивает падение напряжения на Rш, что приводит к уменьшению потока Ф, т.к. будет уменьшаться ток Iв, т.е. ток, потребляемый из сети. При

Iв0, следовательно, Ф  0 и   .

В связи с этим электромех-кая хар-ка двигателя =f(Iя) асимптотически приближается к линии, параллельной оси ординат и соответствующей току (см. график.)

Т

.к. при этомФ0, момент двигателя (тормозной) вначале (пока машина насыщена и Ф изменяется мало) возрастает, достигает максимума при некоторой скорости, а затем, когда Ф резко умень­шается М, начинает уменьшаться и при    стремится к 0.

Семейства электромеханических и механиче­ских характеристик для случая Rш= const и Rп= var выглядят так, как изображено на следующих рисунках.

В

идно, что мак­симальный момент в тормозном режиме с возрастаниемRп умень­шается, а соответствую­щая ему скорость уве­личивается. При Rп= двигатель оказывается отключенным от сети и момента не развивает.

Семейство характеристик при Rп= const и Rш= var представлено на следующих рисунках.

П

ри измененииRш все электромех-кие и мех-кие хар-ки пре­се­каются в одной точке, для которой ток в Rш=0. В этой точке падение на­пряжения в якоре урав­новешивается его ЭДС. Эта точка опр-тся пересечением рео­статной характеристики, соответствующей какому-нибудь значению Rп при Rш=0, и характеристики динамического торможения при независимом возбуждении и Rш=0. В этом случае напряжение на якоре равно 0 и характеристика представляет прямую, проходящую через начало координат.

Уменьшение величины Rш сдвигает характеристики влево и вниз. Максимальный тормозной момент (у механических характеристик) в тормозном режиме увеличивается и уменьшается скорость, при которой М достигает максимума.

Рег-ние скорости ДПВ шунтир-нием якоря не экон-чно. Потери мощности и значение КПД в этой схеме такие же, как и в случае шунт-ния якоря ДНВ. Поэтому эта схема применима для рег-ния  при отн-но непродол-ной работе в зоне низких скоростей.

Поскольку в этой схеме в двигательном режиме IвIя, в качестве критерия допустимой нагрузки при постоянной теплоотдаче приходится принимать номинальный ток обмотки возбуждения, т.е. Iдоп=Iвн=Iн, что обеспечивает регулирование при Ф=Фн, но требует по мере снижения  уменьшения момента МдопМн таким образом, чтобы выполнялось условие Iя.доп =Iн - Iш.

Регулирование скорости ДНВ изменением магнитного потока

Этот способ рег-ния  применим для всех ДПТ, но наибольшее применение он получил для ДНВ. Он является одним из наиболее простых и экономичных способов, т.к. мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, составляет (23)% от мощности Д. Поэтому этот способ широко используется в разомкнутых системах ЭП, получающих питание от сети пост. тока с U= const, в замкнутых системах ГД и ТП-Д с двухзонным рег-нием скорости, а также в системах ИТ-Д, замкнутых по цепи возбуждения Д отрицательной обратной связью по скорости.

Т

ок возбуждения, а значит, и поток могут изменяться только в сторону уменьшения по сравнению с номинальными значениями, т.к. даже кратковременное увеличение тока возбуждения оказывается малоэффективным, ибо приIв=Iвн магнитная цепь двигателя насыщена. Следовательно, рег-ние  возможно лишь за счет ослабления потока в сторону увеличения скорости. В случае двигателей небольшой мощности (и, как правило, в разомкнутых системах) ток возбуждения рег-тся путем введения в цепь возбуждения добавочного сопр-ния, а в Д большой мощности – изменением подводимого к обмотке возбуждения напряжения от тиристорных возбудителей.

Статические механические хар-ки Д при рег-нии потока изображены на следующем рис.

Точки пересечения хар-тик, соот­в-щих ослабленному потоку с естественной хар-кой по мере уменьшения Ф пе­ре­мещаются в сторону меньших моментов (нагрузок). При реальных пределах ослабления Ф и при нагрузках, не превышающих существенно номи­нальную, скорость Д при ослаблении Ф увеличивается.

Большинство ДНВ допускает увеличение  за счет ослабления Ф не больше, чем на (1020)% сверх 0. Д, специально сконструированные для широкого рег-ния скорости, т.е. рассчитанные на глубокие ослабления Ф,позволяют повысить скорость в 3 – 5, а в ряде случаев и в 8 – 10 раз сверх 0 при номинальном потоке. Пределы изменения скорости сверху ограничены механической прочностью якоря и условиями коммутации.

Допустимая нагрузка на валу двигателя найдется из условия, согласно которому ток Iя при рег-нии  остается постоянным и равным Iн, т.е.

,

где РЭМ.Н – номинальная электромагнитная мощность двигателя.

Допустимая мощность на валу двигателя

Рдоп=Мдоп· =РЭМ.НОМ = const.

Таким образом, при данном способе рег-ния скорости допустимый момент Д изменяется по гиперболическому закону, а допустимая мощность остается постоянной. Поэтому рег-ние скорости ДНВ ослаблением потока для полного использования Д по нагреву должно осуществляться при постоянной мощности нагрузки.

На приведенном ниже рисунке изображены зависимости Мдоп=f() и Pдоп=f() в диапазоне изменения скорости ДНВ, обеспечиваемом реостатным рег-нием, регулированием подводимого к якорю и регулированием ослаблением Ф.

П

ервые два способа обеспечивают рег-­ние в пределах от0 до н при постоянном моменте, а мощность изменяется по линейному закону. При ослаблении потока рег-ние охватывает зону >н и осуществляется при Р=Рн=const, а Мдоп изменя­ется обратно пропорционально скорости.

Полному испол-нию Д при работе с ослабленным потоком отвечают точки, лежащие на гиперболической кривой стат-ого момента Мс (см. предыдущий график). При работе со скоростями, соответствующим нагрузкам левее кривой Мс Д будет перегружен, а правее – напротив, недогружен.

При Мс=const и длительной нагрузке Д нужно выбирать так, чтобы при наибольшей угловой скорости ток в якорной цепи был примерно равен номинальному. При меньших скоростях приходится в этом случае мириться с недогрузкой двигателя, т.к. ток в якоре становится меньше номинального вследствие возрастания потока.

Рег-ние скорости изменением Ф обеспечивает большую плавность. Простота, экономичность данного способа и благоприятные рег-чные хар-ки определяют его широкое применение. Для механизмов, момент сопр-ния которых при рег-нии скорости изменяется так, что мощность остается примерно постоянной, ослабление Ф ДНВ является лучшим способом рег-ния скорости.

studfiles.net

---

• 
  Что такое релейная защита
• 
  Вести контроль
• 
  Галогенные лампочки
• 
  Батареи холодные куда звонить
• 
  Электропроводность у алюминия
• 
  Расшифровка квитанция на оплату коммунальных услуг
• 
  Как подключить пульт к люстре
• 
  Отключение горячей воды в перми 2018 сентябрь
• 
  Стабилизатор напряжения механический
• 
  Электрическое поле в диэлектрике
• 
  Какой вид топлива добывается на уренгойском месторождении