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:
введением 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 = /?,, + /?„; Яя, — 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 Uc 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 Rmi (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 Лдт1 и Лд 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 Лд 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 Мся 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 про- тивовключением вая CD). При равенстве моментов М = МС наступает установившийся режим вращения якоря с угловой скоростью —со,. = — ay Кривая CD соответствует режиму торможения противовключением.
2. При реактивном статическом моменте Мс 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.
