Обмотка якоря

Размещено на http://www.allbest.ru/

В машине постоянного тока обмотка якоря имеет малое сопротивление и при включении в сеть возникают пусковые токи, которые могут достигать 15...20I_ном. Увеличение токов якоря выше значения 2...2,5I_ном приводит к ухудшению коммутации.

Кроме того, возникающие динамические усилия могут постепенно разрушить обмотку якоря, вызвать срезание шпонок, скручивание валов и т.д. Ограничение пусковых токов осуществляется с помощью сопротивлений r₁, r₂, r₃, включаемых в якорную цепь (рис.2.12). По мере разгона двигателя увеличивается ЭДС, а ток снижается. Последовательно закорачивая сопротивления контактами КМ1, КМ2, КМЗ, выполняют (осуществляют) пуск. Пусковая диаграмма двигателя представлена на рис. 2.13.

Рис. 2.13. Схема включения пусковых резисторов..

Значения токов переключения I₁ и I₂ выбирают, исходя из требований технологии к электроприводу и коммутационной способности двигателя. Так, принимают I₁ = (2,0...2,5)I_Н и I₂ = (1,2...1,3)I_Н в тех случаях, когда продолжительность пуска двигателя влияет на производительность часто включаемой машины.

Если требуется плавный пуск, например, пассажирских лифтов, то значения токов переключения будут обусловлены допустимыми ускорениями электропривода. В тех случаях, когда пуск редкий и не ограничиваются условия пуска, значения токов I₁и I₂ можно взять несколько больше рабочих токов (но значительно меньше, чем в первом случае, когда I₁ = (2...2,5)I_Н.

Значения пусковых сопротивлений рассчитывают аналитическим и графическим методами. Если число ступеней задано, то это означает, что расчет выполняется для уже известной стандартной контакторной панели. Если число ступеней не известно, требуется подобрать панель.

Аналитический метод расчета пусковых сопротивлений

При включении двигателя в сеть разгон начинается с пусковым сопротивлением R₃= r_Я + r₁ + r₂ + r₃ (рис.2.13). Этим сопротивлениям соответствует искусственная электромеханическая характеристика 1 - 2 - щ₀ (рис.2.14). При токе I₂ и скорости щ₂ (точка 2) контактами КМЗ шунтируется добавочное сопротивление r₃, и ток двигателя вновь увеличивается до I₁ (точка 3). Пуск продолжается с сопротивлением R₃ = r_Я + r₁ + r₂ по характеристике З - 4 - щ_о. В точке 4 этой характеристики происходит отключение r₂ контактом КМ2. С сопротивлением R₃ = r_Я + r₁ двигатель разгоняется по характеристике 5 - 6 - щ_о. На скорости щ₆(точка 6) отключается последнее сопротивление r₁, и двигатель выходит на естественную электромеханическую характеристику 7 - 8 - щ_о, по которой разгоняется до частоты вращения, соответствующей нагрузке на валу.

Для определения значений добавочных сопротивлений берем отношение токов, соответствующих точкам 3 и 2 на угловой скорости щ₂ пусковой диаграммы:

.

Графический метод расчета пусковых сопротивлений

Этот способ расчета дает наглядное представление о значениях добавочных сопротивлений, но имеет существенный недостаток - точность расчетов зависит от точности построения пусковой диаграммы двигателя.

Электромеханические характеристики для двигателя постоянного тока с включенным в цепь якоря добавочным сопротивлением R_доб. приведены на рис. 2.15.

Рис.2.15. Электромеханические характеристики ДПТ НВ при введении добавочных резисторов в цепь якоря.

Аналитический метод расчета пусковых сопротивлений

Основа метода

Этот метод расчета, также как и графический метод, основан на соотношении s=R* при М*=1. Вывод расчетных формул делается далее для двухступенчатого реостатного пуска по нормальной пусковой диаграмме, показанной на рис. 3.5. В отличие от диаграммы рис. 3.4 здесь нанесены на линиях моментов М₁ и М₂ обозначения точек, необходимых для пояснения аналитического метода расчета.

Рассмотрим вывод основных расчетных формул аналитического метода определения пусковых сопротивлений.

Из подобия треугольников Даbс?арп, Даbd?apm, Дabe?apl следует:

. (3.2)

Предварительные ступени пускового сопротивления и их расчет

Предварительная ступень пускового сопротивления необходима для того, чтобы выбрать все люфты в передачах и привести их в натянутое состояние. Это обеспечивает пуск двигателя без ударов в механизме, что особенно важно для реверсивных электроприводов и для механизмов со знакопеременной нагрузкой (толкатели, манипуляторы и др.).

Сопротивление r*_ПРЕД выбирается таким образом, чтобы получить М_ПРЕД<М_С, иначе начнется движение электропривода.

Величину предварительной ступени сопротивления r_ПРЕД можно вычислить графически или аналитически.

О процессах пуска двигателя

Сопротивление цепи якоря в двигателе независимого возбуждения достаточно мало, R*_я=0,04-0,06. Поэтому при включении якоря на полное напряжение

U*_н=1 пусковой ток будет весьма велик. Столь большой ток недопустим по условиям коммутации, так как вызовет искрение в щеточном контакте на коллекторе. Кроме того, будут недопустимые электродинамические усилия в стержнях якоря и толчки момента на валу двигателя. двигатель электромеханический сопротивление

Поэтому пуск двигателя производится с ограничением пускового тока до значений I*_пус=1,5-2,5 путем включения в цепь якоря добавочных (так называемых пусковых) сопротивлений (r_ПУС).

При увеличении в процессе пуска скорости двигателя и, следовательно, противо ЭДС при данном R=const пусковой ток в якоре двигателя будет уменьшаться, уменьшится и пусковой момент (М_ПУС), то есть ускорение электропривода. Для поддержания уровня ускорения в процессе пуска постепенно (а практически всегда ступенчато) уменьшают пусковое сопротивление, увеличивая i и М. Таким образом, возникает необходимость в расчете величины r_ПУС и разбивки этого сопротивления на несколько ступеней.

Толчки тока при переключении ступеней пусковых сопротивлений выбирают равными для каждой ступени пуска и допустимыми по условиям коммутации. Эти максимальные толчки тока (момента) при каждом переключении далее будут обозначаться как I₁ (М₁). Переключения ступеней пускового сопро-тивления ведется при некотором токе (моменте), называемом током (моментом) переключения I₂ (М₂), величина которого для всех ступеней выбирается одной и той же.

На рис. 3.1 и 3.2 показаны схема цепи якоря двигателя с двумя ступенями пускового сопротивления (r₁ и r₂), а также нормальная пусковая диаграмма с механическими характеристиками, переключения по которым производятся при I*₁ (М*₁)=const и I*₂(М*₂)=const .

Величины М₁ (i₁) и М₂ (i₂) для двигателей независимого возбуждения выбираются в следующих пределах:

, (3.1)

где М*_c (i*_c) - момент (ток) статической нагрузки двигателя.

Рисунок 3.1 Рисунок 3.2

Размещено на Allbest.ru