Математическое описание двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Основные уравнения и режимы работы двигателей постоянного тока независимого возбуждения

Основные уравнения для ДПТ НВ.

Ток якоря ДПТ определяется его ЭДС е_Я, сопротивлением якоря R_Я и индуктивностью L_Я.

Электродвижущая сила якоря выражается зависимостью

, (6.1)

где с – коэффициент, определенный конструкцией; Ф – магнитный поток двигателя.

Среднее значение ЭДС якоря

. (6.2)

Электромагнитный момент

. (6.3)

Среднее значение момента

. (6.4)

Напряжение якорной цепи двигателя представляется как:

. (6.5)

Среднее значение напряжения якоря

. (6.6)

Из (5.2) и (5.6) находим выражение для средней угловой скорости двигателя:

. (6.7)

Согласно (6.7), скорость ДПТ можно регулировать тремя способами:

1) изменением подводимого напряжения;

2) изменением потока (тока возбуждения);

3) изменением сопротивления цепи якоря.

Рассмотрим регулирование скорости двигателя изменением подводимого напряжения. На рис. 6.8 показаны четыре квадранта меха-нической характеристики двигателя. Квадранты I и III характеризуют двигательный режим работы ДПТ и прямую передачу энергии. Элек-трическая энергия от сети поступает к электрической машине и через ее вал в виде механической энергии передается к приводному механизму. Квадранты II и IV соответствуют генераторному режиму работы ДПТ. В системе осуществляется обратная передача энергии: двигатель полу-чает механическую энергию от приводного механизма и отдает ее в виде электрической энергии в питающую сеть или другому потребителю.

Для вращения двигателя в прямом направлении (квадрант I) U_я, Е_я и I_я должны быть положительными; скорость и момент также поло-жительными. При торможении из прямого вращения (квадрант II) дви-гатель вращается в прямом направлении, при этом ЭДС остается положительной. Для обеспечения отрицательного момента и рекуперации энергии ток якоря должен быть отрицательным. В этом случае питающее напряжение U_я должно поддерживаться меньше, чем ЭДС Е_я.

При вращении в обратном направлении (квадрант III) U_я, Е_я и I_я отрицательны. Чтобы момент также был отрицательным, и энергия пере-давалась бы от источника к двигателю, ЭДС должна удовлетворять условию |U_я| > |Е_я|. Полярность Е_я должна быть изменена на обратную путем изменения полярности тока возбуждения или переключением зажимов обмотки якоря. При торможении из обратного вращения (квадрант IV) U_я и Е_я остаются отрицательными. Для создания положительного момента и передачи энергии от двигателя к источнику ток якоря должен быть положительным. Наведенная ЭДС Е_я должна удовлетворять условию |U_я|< | Е_я|.

Возможность работы ЭП в одном или нескольких квадрантах определяется выбранным преобразователем. Преобразователи для регу-лирования скорости ДПТ подразделяются на однофазные и трехфазные. Выбор схемы преобразователя зависит:

1) от числа фаз питающей сети;

2) мощности привода;

3) допустимых пульсаций напряжения;

4) необходимости изменения направления вращения и рекуперации энергии в сеть.

Полууправляемый преобразователь обеспечивает работу ЭП на ха-рактеристиках, расположенных в одном квадранте.

Полностью управляемый преобразователь обеспечивает работу в двух квадрантах, поскольку он дает возможность изменять по направ-лению напряжение на якоре двигателя, однако однонаправленная прово-димость тиристоров не позволяет изменить направление тока через якорь двигателя.

Рис. 6.8. Условия работы ДПТ НВ в различных режимах

Преобразователи с двумя комплектами тиристоров (реверсивные) позволяют регулировать скорость двигателя во всех четырех квадрантах. Двухкомплектные схемы с полууправляемыми мостами обеспечивают работу ЭП в двух квадрантах.

Дата добавления: 2014-11-29