ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ С ДВИГАТЕЛЯМИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В ЭП используются двигатели постоянного тока независимого (ДПТНВ), последовательного (ДПТПВ) и смешанного (ДПТСВ) возбуждения, а также двигатели с возбуждением от постоянных магнитов, которые по своим характеристикам близки к ДПТНВ.

Электроприводы с ДПТНВ являлись до недавнего времени основным видом регулируемого ЭП. Созданные на базе системы «управляемый выпрямитель - двигатель» (УВ - Д) замкнутые ЭП обеспечивают регулирование координат движения исполнительных органов рабочих машин и механизмов во всех режимах работы с высокими показателями качества.

Электротехническая промышленность выпускает двигатели постоянного тока основной общепромышленной серии 2П в диапазоне мощностей от 0,13 до 200 кВт различного конструктивного исполнения и с разными способами вентиляции, предназначенные в первую очередь для работы в регулируемых ЭП. В частности, эти двигатели имеют встроенный датчик скорости - тахогенератор и ориентированы на питание от тиристорных преобразователей.

Усовершенствование двигателей постоянного тока привело к разработке новой серии 4П, рассчитанной на напряжения 110 и 220 В, со скоростями вращения от 750 до 3000 об /мин и номинальными моментами от 2 до 15 000 Н-мс улучшенными удельными энергетическими показателями, динамическими и виброакустическими свойствами. Кроме того, трудоемкость их изготовления по сравнению с серией 2П снижена в 2,5...3 раза при уменьшении расхода меди на 25...30%.

Для ЭП ряда рабочих машин и механизмов выпускаются специализированные серии ДПТНВ. Для ЭП металлорежущих станков помимо серий 2П и 4П применяются двигатели серий ПБСТ и ПГТ (с гладким якорем), а также высокомоментные двигатели серий ПБВ, ДК1 и ДК2 с возбуждением от постоянных магнитов.

Для крановых механизмов выпускаются двигатели серии Д с независимым и последовательным возбуждением, исполнение которых максимально учитывает условия их работы и предъявляемые к ним требования. Для краново-металлургических ЭП применяются также двигатели с независимым, последовательным и смешанным возбуждением серий ДП.

Специализированные серии ДПТ выпускаются и для металлургического производства (например, прокатные двигатели серий НП и ПП), текстильной промышленности и ряда других отраслей народного хозяйства.

4.1. СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ И СТАТИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Основная схема включения ДПТНВ представлена на рис. 4.1, а, где приняты следующие обозначения: - соответственно токи в цепях обмоток якоря и возбуждения, А; Е - ЭДС якоря, В; и М - соответственно угловая скорость, рад/с, и момент, двигателя;

- сопротивление якоря, состоящее из сопротивлений обмотки якоря, добавочных полюсов, компенсационной обмотки и щеточного контакта, Ом; - сопротивление обмотки возбуждения (ОВ), Ом; - соответственно индуктивности обмоток якоря и возбуждения, Гн. На схеме показаны добавочные резисторы в цепях обмоток якоря и возбуждения а также отдельные источники питания обмоток якоря и возбуждения с напряжениями соответственно U и

При выводе уравнений для статических характеристик двигателя примем следующие допущения: реакция якоря не учитывается; момент на валу двигателя равен электромагнитному моменту. Тогда равнения для напряжения, ЭДС якоря и электромагнитного моментабудут иметь вид

 

R - полное сопротивление цепи якоря, Ом; Ф - магнитный поток, Вб; U- подводимое к якорю напряжение, В; - конструктивный коэффициент двигателя; р - число пар полюсов; N - число активных проводников обмотки якоря; а - число параллельных ветвей обмотки якоря.

Подставляя (4.2) в (4.1), получим формулу для электромеханическойхарактеристики

Формулу для механической характеристики ДПТНВполучим из (4.4) с использованием выражения (4.3):

В соответствии с (4.4) и (4.5) электромеханическая и механическая характеристики ДПТНВ представляют собой линейные зависимости угловой скорости (далее скорости) от тока и момента, вид которых для разных полярностей питающего якорь напряжения показан на рис. 4.1, б. Здесь электромеханическая и механическая характеристики совмещены, что в соответствии с (4.3) справедливо в случае кФ = const.

Их характерными точками являются точка А холостого хода, в которой а I = М = О, и точка В короткою замыкания, где = 0, а и Отметим, что режим короткого замыкания для электрической машины соответствует неподвижному состоянию якоря при поданном на двигатель напряжении, а не замыканию его электрических цепей между собой или на корпус. Режим короткого замыкания называется также пусковым режимом, поскольку является начальным при включении (пуске) двигателя.

Уравнения (4.4) и (4.5) можно записать в сокращенной форме:

где - скорость идеального холостого хода двигателя,

- изменение угловой скорости относительно скорости идеального холостого хода,

На рис. 4.1,б показана также характеристика ДПТНВ, уравнения которой получают из (4.4) и (4.5) при U = 0:

Зависимости и при U = 0 также являются линейными.

Схема динамического торможения, при котором ДПТНВ имеет такую характеристику, приведена на рис. 4.2. (она может называться также схемой генератора, работающего на автономную нагрузку

Выражения (4.4) и (4.5) позволяют назвать основные способы реализации искусственных характеристик ДПТНВ, используемых для регулирования координат ЭП. К ним относятся изменение сопротивления добавочного резистора в цепи якоря магнитного потока Ф и подводимого к якорю напряжения U. Отметим, что значения входящих в эти выражения тока и момента определяются только механической нагрузкой двигателя и не могут быть установлены произвольно.