Лабораторная работа № 3 Исследование электропривода с дпт независимого возбуждения

1. Общие сведения

Основная схема включения ДПТ независимого возбуждения приведена на рис.1, для которой приняты обозначения I и Iя — токи якоря и обмотки возбуждения ОВ; Е - ЭДС якоря; ω и М — скорость и момент двигателя; R_B и R_Д - соответственно добавочные резисторы в цепях возбуждения и якоря (они могут отсутствовать);

- полное сопротивление якорной цепи, состоящее из сопротивлений обмоток якоря , дополнительных полюсов , компенсационной и щеточного контакта .

У равнения для характеристик ДПТ выводятся при допущениях: реакция якоря не учитывается; момент на валу двигателя равен электромагнитному моменту.

В основе вывода лежат уравнение электрического равновесия цепи якоря и выражения ЭДС и момента ДПТ, которые записываются в виде:

(3.1)

(3.2)

(3.3)

-где - полное сопротивление цепи якоря, Ом;

-Ф – магнитный поток ДПТ, Вб;

ω – угловая скорость ротора ДПТ, рад/с;

- конструктивный коэффициент ДПТ;

р – число пар полюсов;

N – число активных проводников обмотки якоря;

а – число параллельных ветвей обмотки якоря.

Подставляя (3.2) в (3.1), получим формулу для электромеханической характеристики ДПТ:

(3.4)

Заменив значение тока на момент по выражению (3.3), получим формулу для механической характеристики ДПТ независимого возбуждения:

(3.5)

Электромеханическая и механическая характеристики представляют собой линейные независимые скорости от тока и момента.

Уравнения (3.4) и (3.5) можно представить в виде:

(3.6)

где ω₀ – скорость идеального холостого хода двигателя;

, (2.6 а)

где Δω – перепад скорости относительно скорости идеального холостого хода;

Построение механических характеристик ДПТ НВ по паспортным данным двигателя приведено в примере 2.1.

На рис.2.2. показаны электромеханическая и механическая характеристика ДПТ при разных полярностях питающего напряжения U, причем, поскольку k·Ф=const, то M~I и характеристики представлены совмещенными линиями.

Характеристика при U=0 получается из (2.4) и (2.5):

(3.7)

(3.8)

Схема, в которой ДПТ имеет такие характеристики, называется схемой динамического торможения или схемой генератора, включенного независимо от сети.

Динамическое торможение ДПТ осуществляется отключением якоря от сети и замыканием его по схеме рис.2.3 на резисторе R_Д. Двигатель переходит на характеристику динамического торможения 2 (рис.2.4). Сопротивление резистора R_{Д 2} определяется по допустимому броску тока в первый момент перехода в режим динамического торможения. Так как в этот момент ω≈ω₀, то E≈U и сопротивление R_{Д 2} определяется как:

( 3.9)

Реверс или торможение противовключением осуществляется изменением полярности напряжения на якоре ДПТ с одновременным вводом в якорь резистора R_Д3. Двигатель переходит на характеристику 3 (рис.2.4). В режиме торможения противовлючением ЭДС и напряжение сети совпадают по направлению, поэтому резистор R_Д3 определяется по выражению:

(3.10)

Для достижения более точного регулирования тока и момента в переходных режимах используется не одна искусственная характеристика, а несколько, как на пусковой диаграмме ДПТ (см. рис. из задачи).

Для ограничения тока и момента при пуске в простейшем случае используется одна искусственная характеристика 1 (рис.2.4). В начале двигатель начинает работать по характеристике 1 при наличии в цепи якоря добавочного резистора R_Д1. при скорости ₁ резистор R_Д1 закорачивается, и ДПТ переходит на естественную характеристику. Сопротивление резистора выбирается из условия обеспечения допустимого тока в начальный момент пуска:

(3.11)

где I_ДОП – допустимый ток.

Для ДПТ общепромышленного назначения

I_ДОП=(22,5)I_НОМ.

Во многих случаях при пуске ДПТ используется не одна, а несколько искусственных характеристик. Их количество зависит от момента нагрузки ЭП и требований плавности переходных процессов.

Расчет регулировочных резисторов

Выражения (3.9), (3.10), (3.11) позволяют рассчитать сопротивления добавочных резисторов в цепи якоря ДПТ по критерию допустимого тока. Рассмотрим общие методы расчета сопротивлений регулировочных резисторов.

Метод отрезков.

Для получения расчетной формулы согласно (3.4) запишем выражение для скорости ДПТ на заданной искусственной характеристике при номинальных токе, моменте, магнитном потоке и напряжении:

(3.12)

Так как , то (3.12) можно записать как:

, (3.13)

где - номинальное сопротивление ДПТ, Ом;

Из (3.13) получим соотношение:

. (3.14)

Относительный перепад скорости ДПТ равен относительному активному сопротивлению цепи якорям . Это же свойство характерно и для асинхронного двигателей. Пропорцию (3.14) удобно решать графически по рис. 2.5.

Обозначим характерные точки a, b, c, d; отметим, что ₀-_Н==ac; ₀=ad.

Тогда (3.15)

(3.16)

(3.17)

Данный момент справедлив и при расчете резисторов в схеме динамического торможения по характеристике 2, рис.2.5.

(3.18)

Характеристика 3 на рис.2.5 соответствует …….. и располагается параллельно естественной характеристике.