Визначення зведеного моменту навантаження

При підійманні вантажу до виконавчого органу від ЕП необхідно прикласти механічну потужність:

Запишемо баланс потужностей навантаження ЕП в реальній і розрахунковій схемах:

де: - результуючий К.К.Д.

Якщо розділити обидві частини на , отримаємо:

Розділ 2. Електропривод з двигунами постійного струму.

2.1 Електропривод з двигунами постійного струму незалежного збудження(ДПСНЗ)

Схема вмикання і статичні характеристики ДПСНЗ

Рис.2.1. Схема вмикання ДПС НЗ

В схемі прийняті такі позначення:

I – cтрум в колі якоря (струм навантаження)А;

I _з – струм в колі збудження, А;

U – напруга живлення якоря, В;

Е – Е.Р.С. якоря, В;

R _я = R _о.я + R _д.п. + R _к.o.+ R _щ. – опір якоря, ОМ.

Механічна і електромеханічна характеристика ДПС НЗ

Математичний вираз характеристик двигуна отримаємо, виходячи із співвідношень, які зв`язують параметри машини.

1.Рівняння рівноваги напруг в колі якоря:

U=E + I ^. R,де (1)

U – напруга живлення кола якоря;

E – Е.Р.С., яка наводиться в обмотці якоря при його обертанні;

R – повний опір в колі якоря;

R = Rя + R_д

2.Рівняння електрорушійної сили якоря

E = к ^. Ф ^. ω,де (2)

- конструктивний коефіцієнт двигуна;

Ф – магнітний потік, який створюється обмоткою збудження, Вб;

ω - кутова швидкість двигуна, рад/с.

3.Рівняння електромагнітного моменту(рушійного моменту) двигуна

М = k^. Ф ^. І, де (3)

М- рушійний момент двигуна, який обертає якорь, а з ним і робочу машину

4.Підставивши (2) в (1) отримаємо формулу електромеханічної характеристики

(4)

5.Формулу для механічної характеристики отримаємо із формули (4) з використанням виразу (3)

(5)

Рівняння 4 – 5 можуть мати спрощений вигляд

ω = ω_о - ∆ω, де (6)

ω- поточне значення швидкості ДПСНЗ;

ω_о - швидкість ідеального холостого ходу;

∆ω - зміна швидкості:

Із рівнянь 4 – 5 ми бачимо лінійну залежність швидкості від струму ω = f (I)і швидкості від моменту ω = f (M).

Рис.2.2.Статичні характеристики ДПС НЗ

З виразу (1) отримаємо загальну формулу для струму в колі якоря:

(7)

Всі величини з формул 1 – 7 поділяються на:

1. Параметри: - напруга живлення якоря, U;

- магнітний потік,Ф;

- додатковий опір в колі якоря, R_д.

2. Координати: -швидкість,

- струм в колі якоря,I;

- момент, М;

- Е.Р.С.,Е.

2.2 Енергетичні режими роботи двигуна постійного струму з незалежним збудженням

Енергетичний режим роботи двигуна залежить від механічних М,ω і електричних Е,I координат двигуна, які визначають його механічну Р =Мω і електромеханічну Р_{е.м. =} ЕI потужності.

1. Режим ідеального холостого ходу (точка характеристика точка А).Двигун не одержує енергії ні з живильної електромережі (за винятком електроенергії на збудження)

I = 0; E = U; M = 0; ω = ω_о

При ідеальному холостому ходу дорівнює нулю струм і момент, а при короткому замиканні – е.р.с. і швидкість.

2. Режим короткого замикання точка В здійснюються тоді, коли

ω= 0, Е = 0. Згідно з формулою I = I_к.з = U/R, електроенергія при цьому надходить з мережі і витрачається на нагрівання якоря і резисторів кола.

М=М_к.з.=kФІ_к.з.

3. Двигунний режим, який має місце у першому квадранті, при 0<ω< ω_{о ,} де ω і М одного напрямку. В цьому режимі (Е)<(U); струм I = (U - E) / R і напруга U мають однаковий напрямок, а е.р.с. якоря – протилежний. Електрична енергія надходить з електричної мережі, а механічна – віддається з вала двигуна до робочої машини.

4. Генераторний режим роботи паралельно з електричною мережею або рекуперативне гальмування здійснюється тоді, коли при незмінній схемі вмикання двигуна його якір під дією активного моменту статичних опорів робочої машини обертається з швидкістю, більшою за швидкість холостого ходу ω > ω_о.При цьому е.р.с якоря вища за прикладену напругу, тому струм в якорі і момент, який розвивається двигуном, змінюють свій напрямок. Двигун працює, як генератор паралельно з електричною мережею.

Е>U; I<0; M<0.

Графічно ці характеристики зображуються прямими лініями, які є продовженням характеристик двигуннуго режиму в зоні другого квадранта

Рекуперативне гальмування економічне, оскільки супроводжується перетворенням механічної енергії, що надходить з вала робочої машини, в електричну енергію, яка віддається (крім втрат у двигуні) в електричну мережу. Перехід з двигунного режиму в гальмівний відбувається плавно без перемикань у колі якоря і колі збудження двигуна. Його застосовують, наприклад, у приводах підйомних і транспортних механізмів. Застосування рекуперативного гальмування обмежується тим, що для його здійснення двигун повинен обертатися з швидкістю, вищою за швидкість ідеального холостого ходу, а це не завжди можливо.

5. Режим генератора послідовно з електричною мережею або режим гальмування проти вмиканням здійснюється в тих випадках, коли напрямок дії обертального моменту електродвигуна протилежний напрямку обертання його якоря.

Гальмування проти вмиканням характерний для електроприводів машин з реактивним моментом статичних опорів і здійснюється шляхом зміни полярності напруги, підведеної до якоря двигуна, що працює в двигунному режимі. Це призведе до зміни напрямків струму в двигуні і дії електромагнітного моменту. Поки напрямок обертання не змінився (якір під дією кінетичної енергії системи двигун - машина продовжує обертатися в попередньому напрямку), електромагнітний момент двигуна діє в протилежному відносно обертанню напрямку, тобто гальмує привод. і в цьому випадку напруга живильної мережі і е.р.с діють узгоджено.

Графічно ці характеристики зображуються прямими лініями, що лежать у квадранті II. Після зупинки (точка F) двигун треба вимкнути з електромережі, інакше він знову перейде у двигун ний режим і будеобертати машину впротилежному напрямку.

Позитивними якостями гальмуванням проти вмиканням ДПС НЗ є: значна інтенсивність гальмування до повної зупинки: висока надійність гальмування при будь-якій кутовій швидкості обертання якоря двигуна; наявність гальмівною моменту при нерухомому двигуні

Основним недоліком цього способу гальмування є значні зусилля на передавальний пристрій і вал двигуна.

6. Режим генератора незалежного від мережі або режим динамічного гальмування ДПС НЗ створюється, якщо якір двигуна, що обертається, вимкнути з мережі живлення і замкнути на зовнішній опір або накоротко (відзначимо, що заперечування накоротко якоря двигуна не означає для нього режиму короткого замикання). Обмотка збудження залишається під'єднаною до мережі - незалежне збудження або паралельно якорю двигуна -самозбудження. Двигун працює як генератор, перетворюючи механічну енергію, що надходить від вала робочої машини (за рахунок кінетичної енергії двигуна і механізму або потенційної енергії вантажу, що опускається), в електричну енергію, яка потім витрачається на нагрівання якоря двигуна і гальмівного опору.

Оскільки якір двигуна вимикається з мережі, то

Механічні характеристики є прямими лініями які, незалежно від величини опору, проходять через початок координат ω = 0, М = 0. Жорсткість характеристик при сталому потоці збудження цілком залежить від гальмівного опору R_д.г.

R_д.г.

При гальмуванні двигуна на валу якого діє реактивний момент, двигун гальмується до зупинки.

Рис.2.3.Схема вмикання ДПС НЗ при динамічному гальмуванні

Таблиця 2.1 Режими роботи ДНС НЗ

Режим	Координати	Квадрант
механічні	електричні
Двигунний	М>0; ω>0 М<0; ω<0	Е<0; I >0 E>0; I <0	I III
Генераторний	М>0; ω>0 М<0; ω>0	Е>0; I >0 E<0; I <0	IV II
Ідеальний холостий хід	M = 0; ω = ωо	E = U; I =0
Коротке замикання	M = Mк.з.; ω = 0	E =0; I =Ik

На основі таблиці розглянемо режими роботи ДПС НЗ на різних ділянках його характеристик при додатній полярності напруги.

Рис.2.4 Графіки характеристик для відповідних режимів ДПС НЗ

Дата добавления: 2014-01-07