Основные теоретические положения к задаче №9

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 10Следующая ⇒

Для решения задачи следует изучить устройство и принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением [1, 4]. Такие двигатели в строительном и коммунальном комплексе наиболее широко используются для электроприводов быстроходных лифтов, для некоторых типов крановых установок и т.д.

Поскольку якорь двигателя обладает весьма малым сопротивлением, то при пуске броски пускового тока могут достигать недопустимо больших величин. Поэтому при пуске двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением часто используют последовательно соединенное с обмоткой якоря добавочное сопротивление R_Д(см. рис. 1.15) так, чтобы пусковой ток не превышал, как правило (2÷ 5)I_Н.

По мере разгона двигателя пусковое сопротивление R_Д, иногда разделяемое на ступени, уменьшают, а при выходе на рабочий режим – закорачивают.

При разгоне двигателя нарастает скорость, а вместе с ней – ЭДС якоря Е_Я, которая называется противо-ЭДС, поскольку она направлена навстречу напряжению питания U. В частности, в номинальном режиме, когда угловая частота ω вращения якоря двигателя равна номинальной

, рад/с

ЭДС якоря Е_Я становится равной

, В,

где С_Е – постоянная двигателя, определяемая выражением

Здесь I_Н – номинальный ток якоря, R_Я – сопротивление обмотки якоря.

Вследствие этого, по мере разгона двигателя и возрастания противо-ЭДС Е_Я, потребляемый ток снижается.

Пуском в функции времени называют пуск двигателя, при котором изменения тока якоря I_Я и частоты вращения n зависят от устанавливаемой с помощью реле времени выдержки времени.

Упрощенная схема пуска двигателя в одну ступень в функции времени представлена на рис. 1.15.

Схема состоит из трех цепей:

1. цепи якоря;

2. цепи возбуждения;

3. цепи управления.

В свою очередь, в цепь якоря входят (см. рис. 1.15):

· обмотка якоря ОЯ;

· добавочное пусковое сопротивление R_Д;

· параллельно подключенные к сопротивлению R_Д контакты КУ контактора ускорения;

· контакты линейного контактора КЛ.

Цепь возбуждения двигателя включает:

· обмотку возбуждения ОВ;

· регулировочное сопротивление цепи возбуждения R_ОВ.

Цепь управления состоит из следующих элементов:

· кнопок «стоп» S₁ и «пуск» S₂;

· блок-контактов КЛ кнопки «пуск»;

· катушки линейного контактора КЛ;

· катушки ускорения КУ;

· контактов реле времени РВ, обеспечивающих выдержку времени при их замыкании;

· катушки реле времени РВ с последовательно включенными блок-контактами КЛ.

Контактор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для дистанционного управления включением и отключением электрических цепей. Контактор состоит из электромагнита с катушкой и подвижной частью – якорем электромагнита, с которым механически связаны изолированные от него группы контактов. Притягивания якоря при включении катушки или отпадание его при отключении обеспечивает замыкание или размыкание контактов. Аналогично устроены электромагнитные реле. Однако они предназначены для коммутации слабых токов – токов в цепях управления. Реле времени имеют особенность, связанную с обеспечением регулируемой выдержки времени на замыкание или размыкании его контактов.

Рис. 1.15. Схема пуска двигателя постоянного тока с выдержкой времени

Пуск в функции времени двигателя М происходит следующим образом: при нажатии на кнопку S₂ «пуск» катушка контактора КЛполучает питание. Контактор КЛ срабатывает и включает свой одноименный контакт КЛ в главной цепи якоря, одновременно другие контакты КЛ блокируют пусковую кнопку S₂ и размыкают цепь питания катушки реле времени РВ. Двигатель разгоняется. При этом пусковой ток двигателя ограничивается благодаря резистору R_Д. По истечении времени, на которое настроено реле РВ, его одноименные контакты РВ в цепи катушки КУ контактора ускорения замыкаются. Контактор ускорения КУ включается и замыкает накоротко своими контактами в цепи якоря пусковой резистор R_Д. Двигатель завершает процесс пуска, выхода на рабочую (номинальную) точку механической характеристики (n_н, M_н).

Для отключения двигателя от питания и его остановки необходимо нажать кнопку «стоп» S₁. При этом цепь управления разомкнется, катушка контактора КЛ будет обесточена, якорь контактора выпадет и разомкнет связанный с ним главный контакт КЛв цепи якоря, тем самым отсоединяя двигатель М от питания.

Ток возбуждения двигателя определяется законом Ома для цепи возбуждения

где R_В – сопротивление цепи возбуждения.

Из первого закона Кирхгофа номинальный ток якоря:

Номинальный момент на валу двигателя:

, Нм.

Номинальная полезная мощность (мощность на валу) двигателя:

, кВт.

Номинальная потребляемая мощность двигателя:

, кВт.

Коэффициент полезного действия двигателя в номинальном режиме:

Частота вращения в режиме холостого хода (без нагрузки двигателя):

, об/мин.

Для построения естественной электромеханической характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением (без резистора R_Д в цепи якоря) в виде зависимости частоты вращения от величины момента нагрузки n(М), определяемой линейной зависимостью:

, об/мин,

предварительно рассчитывается угловой коэффициент естественной механической характеристики b₀:

Искусственная электромеханическая характеристика (с резистором R_Д) определяется линейной зависимостью n(M):

где угловой коэффициент искусственной механической характеристики b определяется выражением:

Пусковой момент М_П определяется из вышеприведенного уравнения искусственной механической характеристики с учетом того, что в начальный момент пуска якорь двигателя неподвижен (n = 0):

, Нм.

Кратность пускового момента

Естественная и искусственная механические характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, определяемые вышеприведенными линейными зависимостями, могут быть построены по двум выбранным точкам каждая. Для естественной механической характеристики этими точками являются точка с координатами (n = n₀, M= 0) (режим холостого хода, то есть ненагруженного двигателя) и вторая точка(n = n_Н, M = M_Н), соответствующая номинальному режиму. Для искусственной механической характеристики, когда для ограничения пускового тока в цепь обмотки якоря включается токоограничительное сопротивление R_Д(см. рис. 1.15) этими точками являются точка с координатами n = n₀, M= 0 (режим холостого хода) и вторая точка n = 0, M = M_П, соответствующая начальному режиму пуска с неподвижным якорем (пусковой режим).

Примерный вид естественной и искусственной механических характеристик двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением представлен на рис. 1.16.

Рис. 1.16. Механические характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Перед изображением естественной и искусственной механических характеристик вначале следует выбрать масштабы и оцифровать шкалы на оси моментов М (оси абсцисс) и частоты вращения n (оси ординат), соответствующие расчетным данным.

Более подробные сведения об устройстве, принципе действия, управлении и расчетах двигателей постоянного тока можно найти в [1].

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8910 Следующая ⇒