Раздел 2 Электроприводы с двигателями постоянного тока

Тема 2.1 Электропривод с двигателями постоянного тока независимого возбуждения (дпт нв)

2.1.1 Схема включения и статические характеристики дпт нв

На рисунке 2.1.а приведена схема включения ДПТ независимого возбуждения.

Рисунок 2.1 – Схема включения(а) и статические характеристики(б) ДПТ НВ

На схеме приняты следующие обозначения: U – напряжение на якоре, В; U_В – напряжение на обмотке возбуждения, В; I – ток якоря, А; I_В– ток возбуждения, А; R_Д – добавочное сопротивление в цепи якоря, Ом; R_В – добавочное сопротивление в цепи обмотки возбуждения, Ом; R_я – сопротивление якоря, Ом.

R_я = 1,25(r_оя + r_дп) + r_ко + r_щ.

r_оя – сопротивление обмотки якоря.

r_дп – сопротивление добавочных полюсов.

r_ко – сопротивление компенсационной обмотки.

r_щ – сопротивление щёточного контакта.

Коэффициент 1,25 перед скобкой в данной формуле учитывает увеличение сопротивления обмоток ДПТ при нагревании.

В установившемся режиме работы по второму закону Кирхгофа для якорной цепи двигателя можно записать следующее выражение:

U=IR + E, (1)

где E=kФω — ЭДС вращения (противоЭДС), (2)

k – конструктивный коэффициент двигателя,

Ф – основной магнитный поток,

ω – угловая скорость вращения якоря.

Направление токов и ЭДС, указанное на схеме, соответствует двигательному режиму работы.

R=— общее сопротивление якорной цепи.

Подставляя (2) в (1), получаем: U=IR + kФω, откуда

(3)

Такая зависимость ω = f(I) называется электромеханической или скоростной характеристикой ДПТ НВ.

Ток и момент двигателя связаны следующей зависимостью

M = kФI , откуда получаем

(4)

Для получения выражения механической характеристики ДПТ НВ подставим (4) в (3):

(5)

Электромеханические и механические характеристики ДПТ НВ представляют собой линейные зависимости угловой скорости от тока и момента, вид которых для разных полярностей питающего напряжения якоря приведён на рисунке 2.1.б. Эти характеристики совмещены, что справедливо в случае kФ = const.

Из формул (3) и (5) видно, что при I = 0 и М = 0 характеристика проходит через точку ω₀. Скорость ω₀ называется скоростью идеального холостого хода и определяется по формуле

(6)

При скорости идеального холостого хода, когда момент на валу двигателя равен нулю, ток в цепи якоря не протекает, т.к. ЭДС якоря становится равной по величине приложенному напряжению, но действует навстречу ему.

Если двигатель до приложения нагрузки работал со скоростью ω₀, то после приложения нагрузки М_С его скорость уменьшится до некоторого значения ω. Разность значений установившихся скоростей электропривода до и после приложения нагрузки называется статическим перепадом скорости ЭП и обозначается (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Статический перепад скорости ЭП

(7)

Таким образом, формулы (3) и (5) можно записать в обобщенном виде:

(8)

Формулы (3) и (5) позволяют назвать основные способы получения искусственных (регулировочных) характеристик ДПТ НВ, используемых для регулирования его координат (I,М, ω):

1 введение в цепь якоря добавочного сопротивления;

2 изменение магнитного потока;

3 изменение подводимого к якорю напряжения.

Входящие также в эти выражения I и M определяются только механической нагрузкой ЭП и их значения не могут быть установлены произвольно.