Лекция №13
6. Электрические машины постоянного тока
Схема замещения обмотки якоря ДПТ
§6.8. Пуск ДПТ
§6.8. Прямой пуск ДПТ
§6.8. Прямой пуск ДПТ
§6.8. Прямой пуск ДПТ
§6.8. Прямой пуск ДПТ
§6.8. Реостатный пуск ДПТ
§6.8. Реостатный пуск ДПТ
§6.8. Реостатный пуск ДПТ
§6.8. Пуск при пониженном напряжении
§6.8. Пуск при пониженном напряжении
§6.8. Реверс – изменение направления вращения
§6.9. Свойство саморегулирования ДПТ
§6.10. Основные характеристики ДПТ
§6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением
§6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением
§6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением
§6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением
§6.10. ДПТ с последовательным возбуждением
§6.10. ДПТ с последовательным возбуждением
§6.11. ДПТ с последовательным возбуждением
§6.11. ДПТ со смешанным возбуждением
§6.11. ДПТ со смешанным возбуждением
§6.11. Регулирование частоты вращения в ДПТ с независимым и параллельным возбуждением
§6.11 Реостатное регулирование
§6.11 Реостатное регулирование
§6.11 Полюсное регулирование
§6.11 Полюсное регулирование
935.00K
Category: electronicselectronics

Электрические машины постоянного тока. Лекция №13 (6.8-6.11)

1. Лекция №13

11.05.21

2. 6. Электрические машины постоянного тока

6.8. Пуск ДПТ
6.9. Свойство саморегулирования ДПТ
6.10. Основные характеристики ДПТ
6.11. Способы регулирования частоты в ДПТ

3. Схема замещения обмотки якоря ДПТ

U

E

Уравнение электрического состояния цепи якоря по
второму закону Кирхгофа:
U E I Я RЯ

4. §6.8. Пуск ДПТ

Пуском ДПТ называют процесс разгона якоря
двигателя
от
неподвижного
состояния
до
установившегося значения частоты вращения.
Пусковые качества двигателя характеризуются:
I ПУСК
кратностью пускового тока K I
I НОМ
MПУСК
кратностью пускового момента K M
MНОМ
длительностью пуска tП.
Возможны три различных способа пуска – прямой
пуск, реостатный пуск и пуск при пониженном
напряжении.

5. §6.8. Прямой пуск ДПТ

Прямой пуск осуществляется непосредственным
подключением обмоток якоря к сети постоянного
тока.
В начале пуска (t = 0) якорь двигателя неподвижен:
n 0 EП cE n 0
Уравнение электрического состояния при t = 0:
U E П I ЯП R Я
U I ЯП R Я
Ток якоря при пуске (пусковой ток) IЯп:
I ЯП U / R Я

6. §6.8. Прямой пуск ДПТ

I ЯП U / R Я
Сопротивление якоря мало, значит, пусковой ток
велик – (20÷30)Iном. Такой ток может привести к
выходу двигателя из строя.
MП c M I Я П
M П ~ I Я П ⇒ MП = (20÷30)Mном
Пусковой момент также сильно превышает значение
в номинальном режиме, значит, возникает резкий
ударный рывок на валу, и возможна механическая
поломка двигателя.

7. §6.8. Прямой пуск ДПТ

По мере разгона якоря двигателя (n>0) противо-ЭДС
увеличивается, а ток и электромагнитный момент
уменьшаются.
E↑ ⇒ IЯ↓ ⇒ M↓
E cE n
U E


M cM I Я
Возрастание частоты вращения (установившийся
режим) прекращается в тот момент, когда
электромагнитный момент станет равным моменту
сопротивления.
MЭМ MН
Прямой пуск применяют в двигателях малой
мощности (в них время пуска мало, а сопротивление
якоря велико).

8. §6.8. Прямой пуск ДПТ

Пусковые характеристики двигателя
IЯ , M
E ,n
M ном
0
tп
t

9. §6.8. Реостатный пуск ДПТ

Заключается во введении в цепь якоря пускового
реостата, который включается последовательно с
сопротивлением якоря.
U




Уравнение электрического состояния при этом:

10. §6.8. Реостатный пуск ДПТ

В начале пуска частота вращения якоря n = 0.
ЭДС якоря в начале пуска: E П cE n 0
Пусковой ток якоря
U
I ЯП
R Я RП
Подключение пускового реостата ограничивает ток
якоря двигателя.
Реостат подбирают так, чтобы IП = (2÷3)Iном.
I ЯП

MП 2 3 MНОМ

11. §6.8. Реостатный пуск ДПТ

При увеличении частоты вращения якоря ток
уменьшается, и в номинальном режиме пусковой
реостат не нужен.
Его постепенно выводят (как правило, отключая по
очереди отдельные секции).
Пуск проводят при максимальном магнитном потоке
для увеличения электромагнитного момента.
Такой способ применяют в двигателях средней
мощности.
Недостаток реостатного пуска – увеличение потерь изза добавления реостата, а значит, снижение КПД при
пуске.

12. §6.8. Пуск при пониженном напряжении

Применяется в ДПТ большой мощности.
Для
осуществления пуска при пониженном
напряжении
необходимо
иметь
источник
регулируемого напряжения, подводимого к якорю
двигателя.

13. §6.8. Пуск при пониженном напряжении

Уменьшение подводимого к якорю напряжения
приводит к уменьшению пускового тока и пускового
момента.
U
I ЯП

MП c M I Я П
U I ЯП MП
По мере разгона якоря двигателя напряжение плавно
увеличивается до номинального значения.

14. §6.8. Реверс – изменение направления вращения

Направление вращения якоря ДПТ можно изменить
на
противоположное,
изменив
направление
вращающего (электромагнитного) момента.
M ЭМ cM I Я
Это можно осуществить изменением направления
тока якоря двигателя или изменением направления
магнитного поля.
Направление
тока
якоря
можно
изменить
переключением концов обмотки якоря (меняется
полярность подводимого к якорю напряжения).
Направление магнитного поля можно изменить
изменением полярности источника напряжения в
обмотке возбуждения.

15. §6.9. Свойство саморегулирования ДПТ

Свойство
саморегулирования
заключается
в
способности
двигателей постоянного тока
автоматически
создавать
вращающий момент, равный
моменту сопротивления на валу.
В
установившемся
режиме
работы двигателя
электромагнитный
момент ДПТ
M ВР MС
d
MВР MС J
dt
MВР 1 MС 1
n n1
Если
изменился
сопротивления:
d
0
dt
MВР1 MС 2 0
n
E cE n
U E


механический
момент нагрузки
частота вращения постоянна - n .
Из уравнения механики известно:
Пусть дано:
MС 2 MС 1
MВР cM I Я
M ВР 2 MВР 1
момент инерции
момент
Новый
установившийся
режим
M ВР 2 MС 2
n n2 n1

16. §6.10. Основные характеристики ДПТ

Основной
характеристикой
ДПТ
является
механическая характеристика – зависимость частоты
вращения от величины электромагнитного момента
при постоянном напряжении, сопротивлениях цепи
якоря и цепи возбуждения.
U = const, Rя = const, Rв = const.
Различают
естественную
и
искусственные
характеристики.
Естественной называют характеристику, которая
получена
при
номинальном
напряжении
и
номинальном магнитном потоке, при отсутствии
пусковых и регулировочных реостатов.
U = Uном, = ном, Rп.я. = 0, Rр.в. = 0, Rр.я. = 0.
Механическая
характеристика зависит от типа
возбуждения двигателя.

17. §6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением

ДПТ с независимым возбуждением
ДПТ с параллельным возбуждением

18. §6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением

U E I Я RЯ
M cM I Я
E c E n
E
U I Я RЯ
U
I Я RЯ
n
1
cE
cE
cE
U
U
RЯ M
M
n0 n
1
n0 1
cE
U cM

n0 – частота вращения при идеальном холостом ходе, n0 U
когда нет нагрузки на валу.
MП – начальный пусковой момент
при пусковом токе якоря I
U
ЯП

cE
M П c M I Я П

19. §6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением

U
RЯ M
M
n0 1
n0 n
n
1
cE
U cM

n
n0
nном
0
Mном
M
Такую характеристику называют жесткой, так как изменение
момента нагрузки приводит к незначительным изменениям
частоты вращения якоря.

20. §6.10. ДПТ с независимым и параллельным возбуждением

U RЯ M
M
n0 1
n0 n
n
1
cE
U cM

Частота вращения якоря зависит:
от напряжения питающей сети U,
от величины магнитного потока ,
от величины сопротивления в обмотке якоря RЯ.
Выделяют три способа регулирования частоты вращения
ДПТ:
якорное,
полюсное,
реостатное.

21. §6.10. ДПТ с последовательным возбуждением

22. §6.10. ДПТ с последовательным возбуждением

E cE n U E I Я RЯ RВ M c M I Я
Ток якоря равен току возбуждения I Я I В
Магнитный поток k I k I
В
Я
Тогда электромагнитный момент
M cM I Я cM k I 2Я
Уравнение механической характеристики
R Я RВ M П
n
1
c E k M
Такая характеристика называется мягкой, так как
частота вращения сильно зависит от момента.

23. §6.11. ДПТ с последовательным возбуждением

§6.11. ДПТ с последовательным
Ток якоря в таких двигателях
возбуждением
меньше зависит от нагрузки. При
n
естественная
характеристика
пусковая
характеристика
nном
0
M
Mном
M’п
нагрузках,
близких
к
номинальным, магнитная система
машины приходит в насыщение,
поток
больше
почти
не
изменяется.
При прямом пуске пусковой
момент очень велик, поэтому
вводят пусковой реостат для
ограничения тока и момента до
допустимых значений.
Особенности: невозможен пуск
двигателя без нагрузки, потому
что
может
произойти
механическая
поломка
из-за
увеличения частоты вращения.
Регулирование частоты вращения
осуществляется тремя способами:
реостатное регулирование;
изменение напряжения;
полюсное регулирование.

24. §6.11. ДПТ со смешанным возбуждением

В двигателях смешанного возбуждения магнитный поток создается
действием двух обмоток возбуждения – параллельной и
последовательной. Обычно их включают согласно.
За счет последовательной обмотки магнитный поток увеличивается с
ростом тока якоря.
Двигатель со смешанным возбуждением имеет более жесткую
механическую характеристику по сравнению с двигателем
последовательного возбуждения, но более мягкую по сравнению с
двигателем параллельного возбуждения.
При слабом влиянии потока последовательной обмотки она будет
приближаться
к
характеристике
двигателя
параллельного
возбуждения, а при сильном – к характеристике двигателя
последовательного возбуждения.
Частота вращения в таких двигателях регулируется так же, как и в
двигателях параллельного возбуждения.
Достоинство этих двигателей – наличие большого пускового момента
и возможность работать при холостом ходе.

25. §6.11. ДПТ со смешанным возбуждением

n
параллельное возбуждение
смешанное возбуждение
последовательное возб.
M

26. §6.11. Регулирование частоты вращения в ДПТ с независимым и параллельным возбуждением

U RЯ M
M
n0 1
n0 n
n
1
cE
U cM

Частота вращения якоря зависит:
от напряжения питающей сети,
от величины магнитного потока,
от величины сопротивления в обмотке якоря.
Выделяют три способа регулирования частоты вращения ДПТ:
якорное,
полюсное,
реостатное.

27. §6.11 Реостатное регулирование

Заключается
в
добавлении
добавочного
регулировочного реостата в цепь якоря.
Частный случай – реостатный пуск двигателя.
n
U
R
M
M
n0 1
n0 n
1 Я
cE
U cM

При этом меняется общее сопротивление в цепи якоря,
и
меняется
угол
наклона
характеристики
(уменьшается MП).
Достоинство – простой способ регулирования.
Недостаток
– неэкономичный: КПД двигателя
уменьшается за счет увеличения потерь в якоре.

28. §6.11 Реостатное регулирование

n
E
U
R
M
n0 n
1 Я
cE cE
U cM
RР .Я .
M cM I Я
U E


n
n0
внутреннее
сопротивление
якоря
nном
Rя0
свойство
саморегулирования
n

Rя1>Rя0
E cE n
U E

M ЭМ MН
n2 n1
M cM I Я
Новый
установившийся
режим
Rя2>Rя1
0
Mном
M

29. §6.11 Полюсное регулирование

Осуществляется за счет добавления регулировочного
реостата в цепь возбуждения для регулирования величины
магнитного потока.
U
RЯ M
M
n0 n
n
1
n0 1
cE
U cM

При этом меняется частота холостого хода n0 и пусковой
момент MП.
Такой способ нельзя применять при номинальной нагрузке,
так как с уменьшением магнитного потока ток якоря
превысит номинальный, а это аварийный режим. Также
при этом возрастает частота вращения ненагруженного
двигателя, что может привести к поломке.
Достоинство – экономичность.
Недостаток – малый диапазон регулирования частоты.

30. §6.11 Полюсное регулирование

n
E
U
R
M
n0 n
1 Я
cE cE
U cM
RР .В .

U
Rв RВрег

E cE n
M cM I Я
n
U E

n0
ном
nном
1< ном
свойство
саморегулирования
n
U E


2< 1
E cE n
M cM I Я
0
M’
Новый установившийся
режим
Mном
M
English     Русский Rules