Энергетические режимы в эп с дпт с нв.

С помощью статической механической характеристики для любой точки в плоскости можно однозначно определить энергетический режим ЭП, а именно направление потоков энергии и соответствующие им значения электрической и механической мощности. При этом будем считать: ;

Магнитный поток: ;

сопротивление цепи якоря при , считая при этом момент переменной величиной, который будем изменять с помощью некоторого активного механического устройства, находящегося на валу ЭД и при этом будет принимать значения, соответствующие этому моменту и определение статической механической характеристикой, связывая с этой скоростью ;

и соответственно

Построим при этих условиях статическую механическую характеристику:

1. Х.Х.

2. ДР- двигательный режим

3. К.З.

4. Р.П.- режим противовключения

5. Р.Т.- рекуперативное торможение

6. Д.Т.- динамическое торможение

Рис.27

Рассмотрим направление , на валу двигателя, потоков энергии: механической, электрической, энергии рассеивания, уравнение энергетического баланса. При этом условимся также каждый из перечисленных режимов анализировать с помощью;

поток энергии

1. Режим х.Х. :

Рис.28

В этом режиме потоки энергии отсутствует, т.к. механическая энергия, , электрическая энергия = 0, т.к. , т.к.

Из сети двигателя энергии не потребляется , т.к. механическая мощность т.к. .

2 . Двигательный режим: Если увеличить нагрузку следует момент на валу двигателя, и механическая характеристика из точки Х.Х. переместиться в 1-ый квадрант.

Рис. 29

Направление и эл. магнитного момента будут и поток энергии будет направлен от двигателя к механизму. Ток в цепи якоря будет противоположным ЭДС и совпадать с направлением таким образом направлена от источника питания к двигателю. При этом в цепи якоря часть электрической энергии будет рассеиваться в виде:

У равнение энергетического баланса: .

3. Режим короткого замыкания: Если продолжать увеличивать на валу двигателя будет и при некотором значении , равном критическому станет = 0.

При .

Рис. 31

т.к.

Необходимо отметить, что этот режим. режим к.з. при некоторых условиях, а именно при достаточно больших значениях и малых значениях цепи якоря может оказаться недоступным для двигателя:

П

Рис. 32

отребляемая двигателем из сети и вся рассеивается в виде тепла в двигателе. Направление эл. мощности > 0, т.е. от источника питания к двигателю.

Уравнение энергетического баланса:

Нетрудно убедиться, что режим к.з. является энергетически не эффективным. Ещё более энергетически не эффективным является режим, который мы получаем при ещё большим дальнейшем увеличении нагрузки. на валу двигателя.

Е сли будем продолжать на валу, т.е. , т.е. вал начнёт вращаться в обратном направлении, т.е. т.е. двигатель реверсируется. При этом в цепи якоря а

Рис. 30

где - направлен от механизма к двигателю.

- т.е. направлена от сети к двигателю

при

Уравнение баланса мощностей;

Рис. 33

, т.е. в режиме противовключения и электрическая мощность потребляемая двигателем из сети и механическая мощность, направленная от механизма к двигателя, рассеивается в идее тепла в двигателе.

4. Рекуперативный режим характеризуется тем, что при изменении направления момента, действующего на двигатель, становится .

ЭДС знака не меняет тогда ток в цепи якоря: изменит своё направление, т.е. будет отрицательным.

Отрицательным становится электрическая мощность преобразуется в электрическую. которая направлена к источнику питания: .

при этом небольшая часть энергии рассеивается в виде тепла в двигателе, т.о. уравнение энергетического баланса будет иметь вид: .

Т.о. рекуперативный режим отличается тем, что он является генераторным со стороны механизма (механическая энергия направлена от механизма к двигателю), так и со стороны питающей сети (электрическая энергия направлена от двигателя к сети) следовательно, наиболее энергетически эффективен – экономичен.

5. Динамическое торможение реализуется следующим образом: якорная обмотка отключается от питающей сети ( ) и замыкается на тормозное сопротивление , сопротивление обмотки якоря становится :

ток в якорной цепи:

угловая скорость в первое мгновение не изменяется:

- изменяет своё направление и по отношению к направлению скорости становится тормозным.

П оток эл.энергии и соответственно электрическая мощность:

, т.е. механичная энергия при динамическом торможении направлена от механизма к двигателю: .

Т.о. механичная энергия, потребляемая двигателем от механизма преобразуется в электромагнитную, которая в свою очередь рассеивается в виде тепла в двигателе.

Т.о. если расставить все рассматриваемые режимы в порядке их энергетической эффективности, то эта последовательность будет иметь вид (от худшего к лучшему):

1. Режим противовключения.

2. Режим к.з.

3. Режим динамического торможения.

4. Двигательный режим.

5. Режим Х.Х.

6. Рекуперативный режим.

Механические характеристики двигателей

последовательного возбуждения.

Двигатели последовательного возбуждения широко применяются в приводах транспортных механизмов (тяговых механизмах), а также в приводах механизмов, которые отличаются сложным запуском и малыми моментами нагрузки в рабочем режиме.

Механические характеристики ДПТ

последовательного возбуждения в двигательном режиме.

В общем случае уравнение механические характеристики ДПТ ПВ имеет тот же вид что и у ДПТ с НВ:

(24)

(25)

Однако учитывается то, что в таких двигателях якорная обмотка соединена с обмоткой возбуждения последовательно. Магнитный поток возбуждения перестанет быть независимой переменной, а становится функцией, следовательно, зависит от нагрузки на валу двигателя, приходится учитывать существенно нелинейный характер зависимости потока от тока:

(26)

О

Рис. 34

чевидно, что в областях нагрузок при которой т.е. близок к номинальному уравнению 24 и 25 можно считать абсолютно справедливыми. Потребуем получить уравнение скоростной и механических характеристик в области малых нагрузок на валу двигателя последовательного возбуждения.

(27)

Механические и электромеханические характеристики будут иметь вид;

Рис. 35

Рис. 36

1. Характеристики не имеют выраженного , т.е. не пересекают ось ординат., а значит режим холостого хода отсутствует, т.к. при и при этом значения первого члена правой части уравнений 26 и 27 становятся неопределенным и при очень малых нагрузках на валу двигателя последовательного возбуждения работать не могут (резко набирают скорость(неконтролируемо)), т.е. двигатель идёт в разнос.

2. Двигатели в области малых скоростей развивают большой электромагнитной момент. Большие моменты на «ползущих скоростях»