Promlebedka.ru

Авто ДРайв
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики двигателя постоянного тока в режиме торможения

Торможение двигателей постоянного тока с независимым возбуждением и тормозные характеристики

Если работающий двигатель постоянного тока с независимым возбуждением отключить от сети, то скорость его начнет постепенно снижаться до нуля. Время с момента отключения двигателя от сети до момента его полной остановки называется временем свободного выбега .

Чем больше мощность двигателя, тем больше масса якоря и его диаметр, тем дольше он будет останавливаться свободным выбегом. Это невыгодно для производственных механизмов, так как снижает производительность. Чтобы уменьшить время выбега, применяют электрическое торможение.

У двигателей постоянного тока существуют три способа торможения:
1. Генераторное (рекуперативное) торможение.
2. Реостатное торможение.
3. Торможение противовключением.

Генераторное (рекуперативное) торможение

Если под действием производственного механизма скорость вращения двигателя становится больше скорости идеального холостого хода, двигатель переходит в генераторный режим работы, называемый режимом генераторного торможения. При генераторном торможении скорость двигателя не сбрасывается до нуля, но зато имеется возможность не допустить дальнейшего увеличения скорости, и двигатель будет вращаться с постоянной скоростью, чуть больше скорости идеального холостого хода.

Генераторное торможение обеспечивает торможение двигателя, не допуская его разгон под действием производственного механизма.

Характеристика генераторного торможения является продолжением характеристики двигательного режима во 2-й квадрант.

Тормозные характеристики двигателей постоянного тока с независимым возбуждением.

Реостатное торможение

При реостатном торможении электрический двигатель отключается от сети и замыкается на активное сопротивление. При замыкании обмотки якоря на сопротивление, ток в якорной цепи меняет полярность, в результате чего переходит работать в точку a’, затем скорость двигателя начинает снижаться до нуля. Отрезок a’-0 – характеристика двигателя при реостатном торможении. Достоинством реостатного торможения является то, что двигатель сбрасывает скорость вращения до нуля.

Схема реостатного торможения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Торможение противовключением

Торможение противовключением – осуществляется двумя способами:
1. Изменением полярности на зажимах якоря.
2. Силовой спуск.

1. Изменением полярности на зажимах якоря.

Если изменить полярность на зажимах якоря двигателя, то в цепи якоря произойдет бросок тока намного больше, чем при реостатном торможении, и если двигатель работал в точке a, то при изменении полярности он перейдет работать в точку b, затем скорость начнет снижаться по характеристике b-b’.

Недостатком этого способа торможения является то, что если двигатель при скорости близкой к нулю не отключиться от сети, то произойдет реверс.

Время торможения этим способом будет намного меньше, чем при реостатном торможении, и, несмотря на это, этот способ торможения нельзя использовать для тех производственных механизмов, у которых реверс может привести к аварийной ситуации.

2. Силовой спуск. Его можно осуществить только на реостатной характеристике с добавочным сопротивлением в цепи якоря.

Если под действием производственного механизма двигатель изменит направление вращения, то в результате торможения скорость вращения будет оставаться постоянной и не позволит двигателю ее увеличить под действием производственного механизма.

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • Демография
  • Журналистика и СМИ
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Маркетинг
  • Менеджмент
  • Механика
  • Науковедение
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Механика Механические характеристики двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением. Режим электрического торможения.

Лекция 8.

Возможны два режима электрического торможения: динамическое торможение и торможение противовключением. Рекуперативное торможение осуществить не возможно, так как э.д.с. вращения Е не может быть больше напряжения якорного источника U.

Динамическое торможение осуществляется двумя способами: с самовозбуждением и с независимым возбуждением. Схема включения двигателя и механические характеристики для первого случая приведены на рис. 2.10.

Рис. 2.10. а) схема включения двигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением;

б) характеристики двигателя в режиме динамического торможения с самовозбуждением.

Двигатель отключен от напряжения источника, а обмотка возбуждения переключена таким образом, чтобы направление тока IВ в ней было таким же как а в двигательном режиме (см. рис. 2.8). Это сохранение направления тока исключает уничтожение малого остаточного потока, связанного с намагничиванием статора двигателя. Этот поток и является причиной самовозбуждения: в обмотке якоря, вращающегося под действием инœерционных сил в прежнем направлении, наводится э.д.с. Е, направление которой такое же, как и в двигательном режиме. Под действием Е в контуре динамического торможения появляется ток, что приводит к увеличению потока Ф, э.д.с. Е и тока IЯ. Поскольку ток IЯ по отношению к двигательному режиму имеет противоположное направление, момент двигателя становится тормозным. Двигатель из точки А в первом квадранте переходит в точку В или С на характеристике динамического торможения во втором квадранте. Вначале процесс самовозбуждения проходит очень интенсивно и это приводит к броску тормозного момента͵ способного вызвать удары в механической части привода. По этой причине чаще применяют динамическое торможение с независимым возбуждением. Схема включения двигателя и механические характеристики приведены на рис. 2.11.

Читать еще:  Что такое газодизельный двигатель и как он работает

Рис. 2.11. а) схема включения двигателя в режиме динамического

торможения с независимым возбуждением;

б) характеристики двигателя в режиме динамического

торможения с независимым возбуждением.

Зажимы якоря двигателя закорачиваются на сопротивление динамического торможения RДТ, а обмотка возбуждения подключается к напряжению источника через сопротивление RВ. Ток в ней направлен как и в двигательном режиме и устанавливается равным номинальному. Характеристики аналогичны характеристикам ДПТ с независимым возбуждением: они линœейны, расположены во втором квадранте и проходят через начало координат.

Торможение противоключением, как и для ДПТ с независимым возбуждением, осуществляется в том случае, когда обмотки двигателя включены для одного направления вращения, а якорь двигателя под воздействием сил инœерции или активного момента сопротивления вращается в противоположную сторону – против включения.

Реверсивная схема включения ДПТ с последовательным возбуждением приведена на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Реверсивная схема включения ДПТ с последовательным возбуждением.

Назначение элементов такое же, как и на схеме рис. 2.5. При реверсе двигателя со стороны якоря направление тока в обмотке возбуждения LM сохраняется. По этой причине всœе процессы при торможении аналогичны происходящим в схеме рис. 2.5. Характеристики двигателя приведены на рис. 2.13.

Рис. 2.13.а) характеристики ДПТ с последовательным возбуждением в режиме торможения противоквлючением.

б) аналогичные характеристики при активном Мс.

Механические характеристики в двигательном режиме

Аналитическое выражение механической характеристики электродвигателя с независимым возбуждением w = f(М) можно получить из совместного решения уравнения электрического равновесия напряжения на зажимах якоря, а также уравнений вращающего момента и противо-ЭДС электродвигателя:

U=E+IR (1) ; M=КФI (2); E=KФw (3),

где U – напряжение, приложенное к зажимам якоря;

Е – противо-ЭДС электродвигателя;

K – коэффициент, зависящий от конструктивных данных электродвигателя;

w – угловая скорость двигателя;

М — электромагнитный момент, развиваемый двигателем;

Ф — магнитный поток;

I — ток якоря;

R — суммарное сопротивление якорной цепи.

Уравнение механической характеристики электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением получим после совместного решения уравнений (1) ¸ (3):

, (4)

или , (5)

где С=KФ. (6)

Числовое значение С может быть определено из уравнения (1), записанного для номинального режима работы:

, (7)

где UH, IH, wH — номинальные значения напряжения, тока и сопротивления якоря и угловой скорости электродвигателя.

Анализ уравнения (4) показывает: во-первых, механическая характеристика электродвигателя постоянного тока с независимым возбуждением является линейной характеристикой; во-вторых, с уменьшением момента на валу электродвигателя до нуля его угловая скорость стремится к скорости идеального холостого хода; в-третьих, с увеличением сопротивления резистора в цепи якоря жесткость механических характеристик уменьшается (рис.1); в-четвертых, с ослаблением магнитного потока электродвигателя, что достигается уменьшением тока возбуждения, скорость его идеального холостого хода возрастает и полученная при этом механическая характеристика обладает меньшей жесткостью по сравнению с естественной характеристикой (рис.2).

Типы ДПТ

Существующие электродвигатели постоянного тока можно классифицировать по двум основным признакам: по наличию или отсутствию в конструкции мотора щеточно-коллекторного узла и по типу магнитной системы статора.

Рассмотрим основные отличия.

По наличию щеточно-коллекторного узла

Двигатели постоянного тока для коммутации обмоток, которых используются щёточно-коллекторные узлы, называются коллекторными. Они охватывают большой спектр линейки моделей электромоторов. Существуют двигатели, в конструкции которых применяется до 8 щёточно-коллекторных узлов.

Функции ротора может выполнять постоянный магнит, а ток от электрической сети подаётся непосредственно на обмотки статора. В таком варианте отпадает надобность в коллекторе, а проблемы, связанные с коммутацией, решаются с помощью электроники.

В таких бесколлекторных двигателях устранён один из недостатков –искрение, приводящее к интенсивному износу пластин коллектора и щёток. Кроме того, они проще в обслуживании и сохраняют все полезные характеристики ДПТ: простота в управлении связанном с регулировкой оборотов, высокие показатели КПД и другие. Бесколлекторные моторы носят название вентильных электродвигателей.

Читать еще:  Электро схема машины газель 402 двигатель старого образца

По виду конструкции магнитной системы статора

В конструкциях синхронных двигателей существуют модели с постоянными магнитами и ДПТ с обмотками возбуждения. Электродвигатели серий, в которых применяются статоры с потоком возбуждения от обмоток, довольно распространены. Они обеспечивают стабильную скорость вращения валов, высокую номинальную механическую мощность.

О способах подключения статорных обмоток шла речь выше. Ещё раз подчеркнём, что от выбора схемы подключения зависят электрические и тяговые характеристики двигателей постоянного тока. Они разные в последовательных обмотках и в катушках с параллельным возбуждением.

Инструкция по установке и схемы подключения счётчика моточасов

Перечисленные выше модели «Приборэнерго» могут устанавливаться на монтажную 35 мм рейку-DIN или на ровную поверхность. Чтобы установить на ровную поверхность, необходимо раздвинуть замок.

Панель управления счетчика моточасов 12-24 В

Подключение устройства выполняется с передней панели. На лицевой панели счётчиков предусмотрены клеммы «ноль N», вход «Счёт L1», вход «Индикация L2». Режим измерения включается при подаче питания на вход «Счёт L1», счётчик начинает подсчёт количества включений и времени наработки.

Режим индикации текущей наработки отображается в часах. При подаче питания на вход «Индикация L2» счётчик показывает число включений, текущую и общую наработку в моточасах, и напряжения на входе с интервалом в 3 секунды. Данные можно обнулять, сбрасывая накопленные показания.

Схема подключения счетчика моточасов 12-24 В по инструкции

С другими примерами схем подключения вы можете ознакомиться в паспортах конкретных счетчиков моточасов (пример см. ниже).

Счётчик моточасов — это простой и универсальный прибор, позволяющий вести регистрацию времени наработки двигателя, использовать полученные данные для своевременного технического обслуживания и экономии.

Счётчики моточасов востребованы во многих областях промышленности — их ставят на компрессорные станции, дизель-генераторы, приводы конвейеров, станки и спецтехнику, автомобили, лодочные моторы, различные двигатели/моторы, мотоблоки, мотоциклы, генераторы, питбайки, дизельные двигатели, погрузчики и другая различная техника.

Функциональные возможности счётчиков позволяют оценивать время работы и количество оборотов, регистрировать крутящий момент силового агрегата, при этом электронные и цифровые устройства могут иметь множество дополнительных функций.

Установка счётчика моточасов — это недорогой и простой способ избежать лишних финансовых затрат и продлить срок эксплуатации техники.

Показатели аккумуляторных батарей, с которыми неразрывно связано понятие емкости

1. Зависимость емкости аккумулятора от тока его разряда.

В основе данной зависимости лежит следующий факт: когда защищаемая нагрузка подключается к аккумулятору без использования преобразователя, то величина тока, потребляемого батареей неизменна. При этом время функционирования подключенных электропотребителей определится, как отношение отбираемой емкости к потребляемому току. В более привычном виде данная формула записывается следующим образом:

Q = I·T

где Q – емкость аккумулятора, А·ч (мА·ч);

I – постоянный ток разряда аккумулятора, А;

T – время разряда батареи, ч.

Если имеем дело с большими величинами потребляемого тока, то реальные показатели мощности зачастую ниже номинальных, указанных в паспорте.

2. Зависимость емкости аккумулятора от энергии

Сегодня среди пользователей достаточно распространенным является мнение о том, что емкость аккумуляторной батареи является величиной, полностью характеризующей его электрическую энергию, накопленной АКБ заряженной на 100%. Это утверждение является не совсем корректным. Здесь еще необходимо сделать оговорку на то, что способность накапливать энергию у батареи напрямую зависит от ее напряжения и чем оно будет выше, тем большее количество энергии сможет накопить аккумулятор. На самом деле электрическая энергия определяется как произведение показателей тока заряда, напряжения батареи и времени протекания этого тока:

где W – энергия накопленная батареей, Дж;

U – напряжение аккумулятора, В;

I – постоянный ток разряда аккумулятора, А;

T – время разряда батареи, ч.

Исходя из того, что произведение тока и времени заряда дает нам емкость АКБ (как было рассмотрено выше), то получается, что электрическая энергия аккумулятора находится путем перемножения номинального напряжения батарее и ее емкости:

Читать еще:  Что будет если низкий уровень масла в двигателе

где W – энергия накопленная батареей, Вт·ч;

Q – емкость аккумулятора, А·ч;

U – напряжение аккумулятора, В.

При последовательном подключении нескольких аккумуляторов одинаковой емкости, общий показатель данной связки равен сумме емкостей всех АКБ, входящий в ее состав. В таком случае энергия полученного аккумуляторного блока определится, как произведение электроэнергии одной батареи на их количество.

3. Понятие энергетической емкости аккумулятора

Не менее полезным для потребителя показателем аккумуляторных батарей является их энергетическая емкость, измеряемая в таких единицах, как Вт/элемент. Данное понятие характеризует способность аккумулятора за определенный непродолжительный период времени, который чаще всего составляет не более 15 минут, в режиме постоянной мощности. Наибольшее распространение данный показатель получил в США, но в последнее время набирает популярность и среди потребителей многих других стран. Для приближенного расчета емкости аккумуляторной батареи, измеряемой в А·ч по величине его энергетической емкости в Вт/элемент для периода 15 минут, пользуются формулой:

Q = W/4

где Q – емкость аккумулятора, А·ч;

W – энергетическая емкость аккумулятора, Вт/элемент.

4. Понятие резервной емкости аккумулятора

Для автомобильных аккумуляторов выделяют еще одну характеристику – резервную емкость, которая говорит о способности батареи питать электрооборудование движущегося авто, когда штатный генератор транспортного средства не работает. Данный параметр также больше известен в США и называется «reserve capacity». Он измеряется в минутах разряда батареи величиной тока в 25 А. Для приблизительной оценки номинальной емкости аккумулятора по его показателю резервной емкости, указной в минутах, необходимо воспользоваться формулой:

Q = T/2

где Q – емкость аккумулятора, А·ч;

T – резервная емкость аккумулятора, мин.

Принцип действия и использование

Это устройство представляет собой электромашину, которая преобразовывает электрическую энергию в механическую. Принцип работы двигателя постоянного тока заключается в том, что всякий раз, когда проводник, переносимый током, помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу.

Постоянный магнит преобразовывает электрическую энергию в механическую через взаимодействие двух магнитных полей. Одно поле создаётся сборкой постоянными магнитами, другое — электрическим током, протекающим в обмотках двигателя. Эти два поля приводят к крутящему моменту, который имеет тенденцию вращать ротор. Когда ротор вращается, ток в обмотках коммутируется, обеспечивая непрерывный выход крутящего момента.

Коммутатор состоит из проводящих сегментов (стержней) из меди, которые представляют собой завершение отдельных катушек проволоки, распределённых вокруг арматуры. Вторая половина механического выключателя комплектуется щётками. Эти щётки обычно остаются неподвижными с корпусом двигателя.

По мере прохождения электрической энергии через щётки и арматуру создаётся крутильная сила в виде реакции между полем двигателя и якорем, вызывающим поворот якоря двигателя. Когда арматура поворачивается, щётки переключаются на соседние полосы на коммутаторе. Это действие переносит электрическую энергию на соседнюю обмотку и якорь.

Движение магнитного поля достигается переключением тока между катушками внутри двигателя. Это действие называется коммутацией. Очень многие двигатели имеют встроенную коммутацию. Это означает, что при вращении двигателя механические щётки автоматически коммутируют катушки на роторе.

Настройка скорости

ДПТ можно легко регулировать. Скорость можно изменить с помощью следующих переменных:

  1. Напряжение якоря U_A (управление напряжением).
  2. Основной поток поля (полевое управление), сила магнитного поля.
  3. Анкерное сопротивление.

Простейшим методом управления скоростью вращения является управление приводным напряжением. Чем выше напряжение, тем выше скорость, которую двигатель пытается достичь. Во многих приложениях простое регулирование напряжения может привести к большим потерям мощности в цепи управления, поэтому широко используется метод широтно-импульсной модуляции.

В основном способе с широтно-импульсной модуляцией рабочая мощность включается и выключается для модуляции тока. Отношение времени включения к «выключенному» времени определяет скорость двигателя.

Электродвигатель с внешним возбуждением легко контролировать, поскольку токи через обмотки якоря и статора можно контролировать отдельно. Поэтому такие двигатели имели определённое значение, особенно в области высоко динамичных приводных систем, например, для привода станков с точной регулировкой скорости и крутящего момента.

Современное применение

ДПТ используются в различных областях.

Он является важным элементом в различных продуктах:

  1. игрушках;
  2. сервомеханических устройствах;
  3. приводах клапанов;
  4. роботах;
  5. автомобильной электронике.

Высококачественные предметы повседневного назначения (кухонные приборы) используют серводвигатель, известный как универсальный двигатель. Эти универсальные двигатели являются типичными ДПТ, в которых стационарные и вращающиеся катушки представляют собой последовательные провода.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector