Viteza naturală și caracteristicile mecanice
Să analizăm în detaliu caracteristicile unui motor de excitație paralel. care determină proprietățile sale de lucru.
Viteza și caracteristicile mecanice ale motorului sunt determinate de egalitățile (7) și (9), prezentate în articolul "Informații generale despre motoarele de curent continuu", cu U = const și iB = const. În absența rezistenței suplimentare în lanțul ancorei, aceste caracteristici se numesc naturale.
Dacă periile se află pe un punct de vedere geometric neutru. cu creșterea lui Ia, fluxul Fδ scade oarecum ca rezultat al acțiunii reacției transversale a ancorei. Ca urmare, viteza n. conform expresiei (7) prezentată în articolul "Informații generale despre motoarele de curent continuu", va avea tendința să crească. Pe de altă parte, scăderea de tensiune Ra × Ia determină o scădere a vitezei. Astfel, sunt posibile trei tipuri de caracteristici de viteză, prezentate în fig. 1: 1 - cu predominanța efectului lui Ra × Ia; 2 - cu compensarea reciprocă a efectului Ra × Ia și o scădere în Φδ; 3 - cu predominanța efectului de scădere a Fδ.
Datorită faptului că schimbarea Fδ relativ mici, caracteristicile mecanice ale n = șunt f (M) motor definit de ecuația (9), prezentată în articolul „Prezentare generală a motoarelor de curent continuu“, cu U = const și IB = const coincide în formă cu caracteristicile n = f (la) (figura 1). Din același motiv, aceste caracteristici sunt aproape rectilinii.
Figura 1. Tipuri de viteze naturale și caracteristici mecanice ale motorului de excitație paralel
Caracteristicile tipului 3 (figura 1) nu sunt acceptabile în condițiile unei funcționări stabile (vezi articolul "Reglarea vitezei și stabilitatea motoarelor de curent continuu"). Prin urmare, motoarele excitației paralele sunt realizate cu caracteristici ușor de cădere ale formei 1 (figura 1). În mașinile moderne foarte utilizate, datorită saturației destul de puternice a dinților de ancorare, efectul răspunsului transversal al armăturii poate fi atât de mare încât este imposibil să se obțină o caracteristică a formei 1 (figura 1). Apoi, pentru a obține o astfel de caracteristică, o înfășurare consecutivă slabă a excitației consoane este plasată la poli, a cărei forță de magnetizare este de până la 10% din forța de magnetizare a înfășurării de excitație paralelă. În acest caz, scăderea Fδ sub influența reacției transversale a armăturii este compensată parțial sau complet. O astfel de înfășurare secvențială de excitație se numește stabilizare. iar motorul cu o astfel de înfășurare se numește motor de excitație paralel.
Modificarea vitezei de rotație AN (figura 1), la trecerea de la ralanti (Ia = Ia0) la sarcina nominală (Ia = Ian) în motor derivație atunci când rulează pe caracteristica naturală este mică și se ridică la 2 - 8% din nH. Astfel de caracteristici care se încadrează slab se numesc rigide. motoare de șunt caracteristici rigide sunt folosite în instalațiile care necesită ca viteza de rotație atunci când sarcina a fost menținută la aproximativ constant (mașini-unelte etc.).
Figura 2. Caracteristicile mecanice și de viteză ale motorului de excitație paralel pentru diferite fluxuri de excitație
Controlul vitezei prin atenuarea fluxului magnetic
Reglarea vitezei prin atenuarea fluxului magnetic se efectuează de obicei folosind un reostat în circuitul de excitație Rp.b (vezi figura 1, b în articolul "Informații generale despre generatoarele de curent continuu" și în figura 1 din articolul "Motoare de pornire DC"). Dacă nu există nici o rezistență suplimentară în circuitul armătură (RRA = 0) și U = caracteristici const n = f (la) și n = f (M), definit de ecuațiile (7) și (9), așa cum sunt prezentate în articolul „motoare Înțelegerea DC curent ", pentru diferite valori ale Rp.v. iβ sau Φδ au forma prezentată în figura 2. Toate caracteristicile n = f (Ia) converg pe axa absciselor (n = 0) la un punct comun pentru un curent foarte mare Ia. care, conform expresiei (5) prezentată în articolul "Informații generale despre motoarele de curent continuu", este egală cu
Cu toate acestea, caracteristicile mecanice n = f (M) intersectează abscisa în diferite puncte.
Caracteristica inferioară din figura 2 corespunde debitului nominal. Valorile lui n pentru modul de funcționare la starea de echilibru corespund punctelor de intersecție a caracteristicilor luate în considerare cu curba Mst = f (n) pentru mașina de lucru conectată la motor (linia întreruptă punctată în figura 2).
motor punct de mers în gol (M = M0. Ia = Ia0) se situează ușor pe axa ordonatei dreapta în figura 2. Odată cu creșterea vitezei de rotație n M0 din cauza creșterii pierderilor mecanice și crește, de asemenea, Ia0 (linia subțire punctată în Figura 2).
Dacă în acest mod, cu ajutorul unui cuplu aplicat extern, începe să crească viteza de rotație n. EA [vezi expresia (6), în articolul „Prezentare generală a motoarelor de curent continuu“] va crește, și Ia și M va fi, în conformitate cu ecuațiile (5) și (8), prezentată în articolul „Prezentare generală a motoarelor de curent continuu“ să scadă. Când Ia = 0 și M = 0 pierderile mecanice și magnetice ale motorului sunt acoperite de intrare la arborele de ieșire mecanică și cu o creștere suplimentară a vitezei Ia și M se va schimba semnul și motorul intră în modul de generare (caracteristici porțiuni din Figura 2 din stânga ordonata).
Motoare de aplicare generală permite controlul vitezei de comutare condițiile în câmp slăbirea 1. 2. Fabricate ca motoare cu control al vitezei, în acest mod la termen 1. 5 1. 8 sau chiar, dar, în acest caz, pentru a limita maximă de tensiune între plăcile de colector trebuie pentru a mări (vezi articolul "Reglarea vitezei și stabilitatea motoarelor de curent continuu") sau aplicați o înfășurare de compensare. Costul motorului crește.
Controlul vitezei în circuitul armăturii, caracteristicile mecanice și viteza artificială
Dacă se adaugă secvențial rezistența suplimentară Rp la circuitul armăturii (Figura 3, a), în loc de expresiile (7) și (9) prezentate în articolul "Informații generale despre motoarele de curent continuu", obținem
Rezistența Rpa poate fi ajustabilă și trebuie proiectată pentru o funcționare pe termen lung. Circuitul de excitație trebuie să fie cuplat la tensiunea rețelei.
Figura 3. Schema de control al vitezei de rotație a motorului de excitație paralel cu ajutorul rezistenței din circuitul de armare (a) și a caracteristicilor mecanice și de viteză corespunzătoare (b)
Caracteristicile n = f (M) și n = f (Ia) pentru diferite valori ale Rpa = const pentru U = const și iB = const sunt prezentate în figura 3, b Continuitatea acestor caracteristici sub axa absciselor din figura 3 corespunde frânării motorului prin opoziție. În acest caz, n <0, э. д. с. Eа имеет противоположный знак и складывается с напряжением сети U. вследствие чего iar momentul motorului M acționează împotriva direcției de rotație și, prin urmare, este întârziat. Dacă la ralanti (Ia = Ia0) prin intermediul cuplului de rotație extern aplicat începe să crească viteza de rotație, primul mod de atins Ia = 0, atunci schimbați direcția Ia și mașina intră în modul de ceas (parcele de performanță în Figura 3b din stânga a axa ordonatelor). Așa cum se poate vedea din figura 3, b. la pornirea Rpa, caracteristicile devin mai puțin rigide, iar pentru valorile mari ale Rp, caracteristicile sunt în scădere drastică sau moale. Dacă curba cuplului de rezistență Mst = f (n) are forma prezentată în linie punctată gras Figura 3b, apoi valorile lui n în funcționarea constantă, pentru fiecare valoare modul Rra determinată prin punctele de intersecție ale curbelor respective. Mai mult Rp. cu cât este mai mică n și cu atât este mai mică eficiența (eficiența). Reglarea vitezei prin schimbarea tensiunii armăturii poate fi efectuată cu ajutorul unității motor-generator (GD), numită și agregatul Leonard (Figura 4). În acest caz, motorul principal PDP (AC, motoarele cu combustie internă și altele asemenea) se rotește cu o viteză constantă generator de curent continuu G. Armătura a generatorului este conectat direct la motor de curent continuu pentru armături D. RM, care servește un dispozitiv de acționare mașină de lucru. Înfășurările de excitație ale generatorului OBH și ale motorului ATS sunt alimentate de o sursă independentă - o rețea DC (Figura 4) sau de la excitatoare (generatoare de curent continuu mici) pe arborele primului motor PD. Reglarea curentului de excitație al generatorului iB.d trebuie făcută de la practic zero (în figura 4 cu ajutorul unui reostat activat de un circuit potențiometric). Dacă este necesar să inversați motorul, puteți schimba polaritatea generatorului (în figura 4 cu comutatorul P).Controlul vitezei prin schimbarea tensiunii armăturii
Figura 4. Diagrama ansamblului generator-motor pentru reglarea vitezei motorului de excitație independent
Porniți motorul D și ajustați viteza acestuia după cum urmează. La maxim iV.d. și i.v.r. = 0, pornirea motorului PD primar este pornită. Apoi, crește i.v. și la o tensiune mică a generatorului U, motorul D va intra în rotație. Reglând, în continuare, U în domeniul până la U = UH. puteți obține orice viteză a motorului până la n = nn. O creștere suplimentară a n este posibilă prin scăderea i.v. Pentru a inversa motorul, reduce iв.г la zero, comuta OBG și din nou crește iв.г din valoarea iв.г = 0.
Atunci când mașina de lucru generează o încărcare drastic pulsatoare (de exemplu, unele laminoare) și este de dorit ca vârfurile de încărcare să fie transmise complet la motorul principal sau la rețeaua AC. motorul D poate fi echipat cu un volant (unitate GDM sau unitate Leonhard-Ilgner). În acest caz, când n este coborât în timpul vârfului sarcinii, o parte din această sarcină este acoperită de energia cinetică a volantului. Eficacitatea volantului va fi mai mare cu o performanță mai slabă a motorului PD sau D.
Recent, din ce în ce mai mult, motorul PD și generatorul G au fost înlocuite cu un redresor cu semiconductor cu o tensiune reglată. În acest caz, unitatea luată în considerare este denumită și o poartă (tiristor).
Unitățile considerate sunt utilizate atunci când este necesar să se regleze viteza de rotație a motorului cu o eficiență ridicată într-o gamă largă - până la 1. 100 sau mai mult (mașini de tăiat metale mari, laminoare etc.).
Observăm că schimbarea în U în scopul reglării n conform schemei din figura 1, b. prezentat în articolul "Informații generale despre generatoarele de curent continuu" și în figura 3, a. nu dă rezultatele dorite, deoarece simultan cu modificarea tensiunii circuitului de armatură, curentul de excitație variază și proporțional cu U. Deoarece reglajul U poate fi realizat numai din valoarea U = U n în jos, în curând circuitul magnetic va fi saturat, ca urmare a faptului că U și iB vor varia proporțional unul cu celălalt. Conform ecuației (7) prezentată în articolul "Informații generale despre motoarele de curent continuu", n nu se modifică semnificativ în acest caz.
Recent, așa-numita reglare impuls a motoarelor DC se răspândește din ce în ce mai mult. În acest caz, circuitul armăturii motorului este alimentat dintr-o sursă de curent continuu cu o tensiune constantă prin tiristoare, care sunt periodic pornite și oprite la o frecvență de 1 până la 3 kHz. Pentru a netezi curba curentă a armăturii, condensatoarele sunt conectate la terminalele sale. Tensiunea la bornele armăturii este, în acest caz, aproape constantă și proporțională cu raportul timpului de pornire tiristor cu durata întregului ciclu. Astfel, metoda pulsului permite reglarea vitezei de rotație a motorului atunci când este alimentată de o sursă cu o tensiune constantă în limite largi fără un reostat în circuitul de armatură și practic fără pierderi suplimentare. În același mod, fără un reostat de pornire și fără pierderi suplimentare, motorul poate fi pornit.
O metodă de control pulsată este foarte avantajoasă din punct de vedere economic pentru controlul motoarelor care funcționează în regimuri de turație variabilă cu pornire frecventă, de exemplu pe transportul electrificat.
Figura 5. Caracteristicile de performanță ale motorului de excitație paralel PN = 10 kW, UH = 200 V, nN = 950 rpm
Caracteristicile de performanță
Performanța este consumul de putere P1. curentul consumat I. viteza n. a momentului M. și eficiența lui η de la puterea utilă P2 la U = const și pozițiile constante ale reostaturilor de control. Performanța unui motor de excitație paralel cu putere redusă fără rezistență suplimentară în circuitul de armătură este prezentată în figura 5.
Concomitent cu creșterea P2 ax putere creste si moment axul M. Deoarece P2 și cu creșterea vitezei n M scade ușor, atunci M ~ P2 / n P2 crește ușor mai rapid. Creșterea în P2 și M. este, în mod natural, însoțită de o creștere a curentului motor I. Puterea P1 consumată din rețea crește de asemenea proporțional. Când ralanti (P2 = 0) k. N. D. Η = 0, apoi cu creșterea P2 primul r | rapid crește, dar la sarcini mari datorită creșterii mari a pierderilor din circuitul de armătură r | reîncepe să scadă.
Sursa: Voldek AI "Mașini electrice: un manual pentru instituțiile de învățământ tehnic" - ediția a treia, revizuită - Leningrad: Energia, 1978 - 832p.