3.18. Регулирование скорости дпт последовательного возбуждения в схемах с шунтированием якоря

На практике применяется схема с шунтированием якоря, показанная на рис. 3.79. Характеристики ДПТ последовательного возбуждения в этой схеме получим, проведя следующий качественный анализ.

Шунтирующий R_ш и последовательныйR_п, резисторы вместе с обмоткой возбуждения образуют делитель напряжения. За счет этого к якорю ДПТ подводится пониженное напряжение, и его характеристики располагаются ниже естественной.

При токе якоря I=0 ток возбужденияI_в=I_пза счет наличия шунтового резистораR_шне равен нулю. Поэтому отличен от нуля и магнитный поток и двигатель имеет определенную конечную скорость идеального холостого хода_0.

При скорости ДПТ большей ₀ток в якоре меняет свое направление, и ток возбужденияI_в=I_ппо мере роста скорости уменьшается При стремлении тока якоря к значениюI=﷓U/R_шток возбуждения и магнитный поток стремятся к нулю, а скорость ДПТ – к бесконечности, т.е. вертикальная линия с абсциссойI=﷓U/R_шявляется асимптотой электромеханической характеристики, которая на основании проведенного анализа изображена на рис 3 80,а.

Для изображения участка механической характеристики во втором квадранте обратимся к формуле для электромагнитного момента ДПТ (3.3). При =₀I=0 иМ=0, а приI﷓U/R_шФ0иМ0 Другими словами, ось скорости является асимптотой участка механической характеристики ДПТ во втором квадранте. Момент ДПТ, равный нулю при₀и, в промежуточном интервале имеет максимумМ_max, что и отражено в механической характеристике рис. 3.80,б.

Схемы с шунтированием якоря ДПТ последовательного возбуждения применяются для обеспечения низких скоростей движения, а также получения определенной скорости идеального холостого хода ДПТ последовательного возбуждения. Такие схемы нашли применение в электрическом транспорте, электроприводе грузоподъемных машин и ряде других случаев.

3.19. Торможение дпт последовательного возбуждения

Для ДПТ последовательного возбуждения возможны два варианта тормозного режима: при его работе генератором последовательно с сетью (режим торможения противовключением) и независимо от сети (режим динамического торможения).

Торможение противовключениемДПТ последовательного возбуждения, как и для ДПТ независимого возбуждения, может быть осуществлено двумя путями. Один из них связан с изменением полярности напряжения на обмотке якоря при сохранении того же направления тока в обмотке возбуждения. Одновременно с этим для ограничения переходного тока в цепь якоря ДПТ вводится дополнительный резисторR_д.

В результате выполнения этих операций ДПТ (рис. 381) перейдет с естественной характеристики 1на характеристику2,участокbскоторой соответствует режиму торможения противовключением.

Торможение противовключением также реализуется в том случае, когда ДПТ последовательного возбуждения будет нагружен активным моментом М_с, превышающим момент короткого замыканияМ_к,з. Рассмотрим этот способ с помощью рис. 3.81.

Допустим, что ДПТ в исходном режиме работает в точке ана характеристике1, преодолевая активный момент нагрузкиМ_с. Если теперь, не изменяя полярность напряжения на ДПТ, ввести в его якорную цепь дополнительный резисторR_д, то ДПТ будет иметь характеристику вида3. Так как момент ДПТ при этом стал меньше момента нагрузки, то он начнет вначале тормозиться, а затем и разгоняться в противоположном направлении, пока в точкеdмоменты нагрузкиМ_си ДПТ не сравняются. Двигатель при этом будет работать в режиме торможения противовключением.

Динамическое торможениеДПТ последовательного возбуждения реализуется в двух схемах его включения.

В первой схеме (рис. 3 82, а) обмотка возбуждения ОД через дополнительный резисторR_вподключается к источнику постоянного тока, а обмотка якоря замыкается на резисторR_д. Получается схема, типичная для ДПТ независимого возбуждения, в которой ДПТ последовательного возбуждения имеет характеристики, изображенные на рис. 3.82,б.

Специфичным для ДПТ последовательного возбуждения является динамическое торможение с самовозбуждением, которое реализуется по схеме рис. 3.83. Для возникновения и существования режима самовозбуждения необходимо выполнение следующих условий: 1) наличие остаточного магнитного потока в ДПТ Ф_ост; 2) совпадение по направлению Ф_ости магнитного потока Ф, создаваемого током возбуждения; 3) замкнутая цепь якоря; 4) скорость ДПТ должна быть отличной от нуля;

5)наводимая в якоре ЭДС должна быть равна суммарному падений напряжения в резисторах якорной цепи, т.е.E=IR.

При выполнении этих условий торможение самовозбуждением происходит следующим образом Вследствие наличия остаточного магнитного поля при вращении якоря в нем наводится ЭДС, под действием которой по якорю и обмотке возбуждения ДПТ протекает ток. Этот ток создает основной магнитный поток Ф, который, совпадая по направлению с остаточным потоком Ф_ост, приведет к увеличению ЭДС. Это, в свою очередь, повлечет за собой увеличение тока в ДПТ, и такой процесс самовозбуждения ДПТ будет продолжаться до тех пор, пока ЭДС не станет равной суммарному падению напряжения в цепи якоря.

Статические характеристики ДПТ последовательного возбуждения в этом режиме можно получить графоаналитическим способом, использовав условие E=IR. Для этого на одной плоскости (рис. 3.84,а) совмещаются характеристики холостого ходаЕ(I),представляющие собой зависимость ЭДС машины от тока возбуждения при фиксированной скорости якоря=const, и вольт-амперная характеристика цепи якоряIR(I).

Точки пересечения этих характеристик соответствуют установившемуся режиму при данных параметрах цепи якоря ДПТ и его скорости. Так, при суммарном сопротивлении цепи якоря R₁точками установившегося режима являются точки12 и 3, а при другом, большем сопротивлении цепи якоряR₂>R₁ –точки4и5.

Если теперь использовать координаты этих точек установившегося режима, а именно значения скорости и тока, то можно получить искомые статические электромеханические характеристики ДПТ. На рис. 3.84, бвыполнено это построение, в результате которого получены электромеханические характеристики для двух принятых значений суммарного сопротивления цепи якоряR₁иR₂. Механические характеристики ДПТ последовательного возбуждения могут быть получены из электромеханических характеристик при использовании универсальных характеристик.

Отметим, что для режима торможения с самовозбуждением существует определенное критическое сочетание параметров, соответствующее границе этого режима. Такому критическому сочетанию на рис. 3.84, апри сопротивлении цепи якоряR₁соответствует скорость₄=_кр1(при сопротивленииR₂–скорость₃=_кр2). При меньших скоростях самовозбуждение ДПТ не наступает.

Режим торможения с самовозбуждением используется для интенсивного электрического торможения в электроприводах транспортных в грузоподъемных машин.