АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПРИ ТОРМОЗНЫХ. РЕЖИМАХ
Рассмотренные характеристики п — f (М) относятся к случаю, когда двигатель преодолевал момент нагрузки и вращался в направлении момента, развиваемого двигателем, т е. момент и скорость имели положительные значения. Однако при выполнении технологических операций часто требуется тормозной режим работы двигателя, когда момент, развиваемый двигателем, направлен против вращения якоря. Например, в электроприводе кранов при спуске тяжелых грузов момент от груза может преодолеть трение в механизме лебедки и опускание груза будет происходить с ускорением. Чтобы обеспечить опускание груза с постоянной скоростью, применяют торможение В целях увеличения производительности механизмов и форсирования производимых ими операций предусматривается быстрая остановка механизмов. Это достигается также торможением.
В зависимости Ьт соотношения между направлениями момента двигателя и нагрузки и направлением вращения двигателя различают следующие режимы работы двигателя:
1. Двигательный. Двигатель преодолевает момент нагрузки и вращается в направлении момента, развиваемого двигателем. Характеристики расположены в I квадранте.
2. Динамическое торможение. Двигатель вращается по инерции или под действием потенциального момента электропривода и при наличии магнитного потока развивает тормозной момент. Характеристики расположены во II квадранте.
3. Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть (рекуперативное торможение). Если скорость двигателя выше скорости идеального холостого хода п0, то двигатель работает в генераторном режиме и развивает тормозной момент. Характеристики расположены во II квадранте.^
4. Торможение - противовключением. Двигатель включен для положительного направления вращения, а якорь под действием момента нагрузки или сил инерции вращается в противоположную сторону. Характеристики расположены в IV квадранте.
Рассмотрим механические характеристики при тормозных режимах работы двигателя.
Динамическое торможение
При динамическом торможении якорь двигателя отключается от сети и замыкается на тормозное сопротивление Rr. Обмотка возбуждения остается включенной в сеть, создавая магнитный поток Ф (рис. 19, а). Якорь двигателя под действием сил инерции (или под действием момента нагрузки) вращается в магнитном поле в направлении двигательного режима (скорость положительна). Проводники якоря пересекают при этом ’магнитные силовые линии и в них наводится электродвижущая сила Е, направление которой определяется правилом правой руки. Ток в проводниках якоря /т проходит под действием этой э. д. с. в том же направлении, т. е. двигатель работает в генераторном режиме. Применяя правило левой руки, получим, что на проводники якоря действуют силы F, которые создают тормозной момент МТ.
Уравнение электрического равновесия при динамическом торможении для установившегося режима работы
О = £-f /т(/?я + /?т) = С£л + /т(Яя + Ят). ^ (11.54)
Тормозной ток /т = — г, Е п = — б~Г 5~ ■ т- е - меняет свое
і» Я ~т *Т “Г Кт
направление, а следовательно, меняет направление и момент (—лу = СМ (—/т).
Уравнение механической характеристики динамического торможения
|
(II 55) |
Таким образом, механические характеристики п — f (Мт) динамического торможения при данных значениях У? т представляются прямыми, проходящими через начало координат (рис. 19, б), и располагаются, как отмечалось, во II квадранте Как видно
|
|
|
Рис 19 Схема (б) двигателя торможен ии |
|
|
включения (а) и механические характеристики независимого возбуждения при динамическом
из характеристик, динамическое торможение эффективно только при высоких скоростях. При малых скоростях (п ^ 0) тормозной момент практически отсутствует Крутизна характеристик уменьшается с уменьшением іR,
При динамическом торможении кинетическая энергия, запа сенная в движущихся частях электропривода, превращается в тепло, выделяемое в тормозном сопротивлении и обмотке якоря при прохождении тормозного тока /г
Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть
Такой режим имеет место при скоростях вращения двигателя а больше скорости идеального холостого хода п0 В этом случае электродвижущая сила (Е = сЕп) больше напряжения, питающего якорь (U = сЕп0), и ток якоря меняет свое направление
, U — Е Е — U °е^п rto) m
|
49 |
Rn ~ r; '
4 В Д Афанасьев
|
|
|
п = |
|
Рис 20 Механические характеристики генераторного торможения с отдачей энергии в сеть |
|
Яя СЕ°М |
|
+ |
|
Значит, и момент, развиваемый двигателем, имеет отрица- режим работы (Ми / отрицательны при положительном п). Дви- гию в сеть, обеспечивая пи- Уравнение механической |
|
При Мт = 0 скорость двигателя п — п$. Это значит, что механическая характери - является продолжением ме |
|
(11.57) |
|
U |
|
ханической характеристики двигательного режима,(рис. 20). |
|
етика генераторного торможения |
|
Торможение противовключением Такой режим хорошо иллюстрировать на примере подъема груза'при включении в цепь якоря большой величины сопротивления R (рис. 21, а). Искусственная механическая характеристика 1 приведена на рис. 21, б, Как видно из характеристики, момент Mq на валу двигателя от груза Q больше пускового момента двигателя Мп. Поэтому груз под действием веса начнет опускаться, т. е. якорь двигателя будет вращаться в противоположную сторону относительно положительного направления вращения включенного двигателя. Уравнение электрического равновесия в этом случае U = cB( — n) + Ia(Rn+R), (П.58) а ток главной цепи '■-ёйг - • (П-59) При этом направление тока сохраняет свой знак для двигательного режима. Значит, момент, развиваемый двигателем (М — - т= см1я), положителен, но по отношению к отрицательной скорости якоря он будет тормозным моментом. Опускание груза будет происходить при установившемся режиме со скоростью —ПА (рис. 21, б). Механическая характеристика для режима ’противовключения описывается тем же уравнением, что и для двигательного режима, |
R A R
но для этого режима —— М > н и скорость вращения имеет
СЕСМ
отрицательное значение Механи1 ская характеристика расположена в IV квадранте. Мощность і чтерь в сопротивлениях якорной цепи, кВт Р = 1 (Ря + /?) ] Г3.
Подставляя в это выражение зі ічение /я из уравнения (II 59), получим
Р ■= (/?, + R) 10-’ = UIJ I 3 |-£/я10-8 кВт (II 60)
АЯ ~ J
Таким образом, в режиме nj ігивовключения к двигателю подводится энергия со стороны с ти (Рс = Шя10“3) и со стороны вала двигателя (Рв = Г/,,10 ') и вся эта энергия расходуется на нагрев сопротивлений якорной цепи
Режим противовключения час і о используют в механизмах для быстрого торможения или реверсирования Этот режим, обеспечивается при вращении якоря в магнитном потоке, создаваемом обмоткой возбуждения, и менением полярности питающего напряжения якорной цепи с одновременным введением добавочного сопротивления в яко] ную цепь Тогда, если двигателе работал на естественной характеристике в точке В (см. рис. 21, б), он переходит на работ по характеристике 2. Э. д с.
|
|
двигателя совпадает с направлением напряжения новой полярности. Направление тока (момента) при этом изменяется, а продолжающееся по инерции вращение имеет прежнее положительное направление. Так как момент двигателя направлен против вращения, то он является тормозным и его изменение с уменьшением скорости определяется характеристикой 2. Двигатель работает в генераторном режиме. Величина тока якоря до момента
|
|
|
п = |
|
Рнс 20 Механические характеристики генераторного торможения с отдачей энергии в сеть |
|
U |
|
■ м. |
|
+ |
|
Значит, и момент, развиваемый двигателем, имеет отрица- режим работы (Ми / отрицательны при положительном п). Дви- гию в сеть, обеспечивая пи- Уравнение механической |
|
СЕ°М При Мт = 0 скорость двигателя п — п0. Это значит, что механическая характери - является продолжением ме |
|
ханической характеристики двигательного режима,(рис. 20). |
|
етика генераторного торможения |
|
(11.57) |
|
Ля |
|
Торможение противовключением Такой режим хорошо иллюстрировать на примере подъема груза'при включении в цепь якоря большой величины сопротивления R (рис. 21, а). Искусственная механическая характеристика 1 приведена на рис. 21, б. Как видно из характеристики, момент MQ на валу двигателя от груза Q больше пускового момента двигателя Мп. Поэтому груз под действием веса начнет опускаться, т. е. якорь двигателя будет вращаться в противоположную сторону относительно положительного направления вращения включенного двигателя. Уравнение электрического равновесия в этом случае U = cB{ — n) + I,(R я+Я), _ (II.58) а ток главной цепи '■-ёйг - • (П-59) При этом направление тока сохраняет свой знак для двигательного режима. Значит, момент, развиваемый двигателем (М — См1 я)> положителен, но по отношению к отрицательной скорости якоря он будет тормозным моментом. Опускание груза будет происходить при установившемся режиме со скоростью —пА (рис. 21, б). Механическая характеристика для режима 'противовключения описывается тем же уравнением, что и для двигательного режима, |
DIO
но для этого режима —— М > „и скорость вращения имеет
отрицательное значение Механи1 ская характеристика расположена в IV квадранте. Мощность і чтерь в сопротивлениях якорной цепи, кВт Р — 1 (Ra + R) ] Г3.
Подставляя в это выражение зі ічение /я из уравнения (II 59), получим
Р ■= (/?, + R) 10-’ = UIJ I 3 |- £/я10~3 кВт (II 60)
ДЯ ~ К
Таким образом, в режиме nj ігивовкліочения к двигателю подводится энергия со стороны с ти (Рс = UIn 10“3) и со стороны вала двиїателя (Рв= £7Я10 ') и вся эга энергия расходуется на нагрев сопротивлений якорной цепи
Режим противовключения час ю используют в механизмах для быстрого торможения или реверсирования. Этот режим, обеспечивается при вращении якоря в магнитном потоке, создаваемом обмоткой возбуждения, и менением полярности питающего напряжения якорной цепи с одновременным введением добавочного сопротивления в яко] иую цепь Тогда, если двигателе работал на естественной характеристике в точке В (см. рис. 21, б), он переходит на работх по характеристике 2. Э. д с.
|
|
двигателя совпадает с направлением напряжения новой полярности. Направление тока (момента) при этом изменяется, а продолжающееся по инерции вращение имеет прежнее положительное направление. Так как момент двигателя направлен против вращения, то он является тормозным и его изменение с уменьшением скорости определяется характеристикой 2. Двигатель работает в генераторном режиме. Величина тока якоря до момента
остановки двигателя определяется суммой питающего напряжения и э. д. с. двигателя. При скорости, равной нулю, двигатель может быть отключен, если необходима его остановка. Как видно из характеристики, в отличие от динамического торможение противовключением обеспечивает интенсивное торможение и при малых значениях скорости вращения.
|
ЇЇ Генераторный режим |
|
I Двигательный 1„0 режим |
На рис. 22 дано графиче-
ское изображение механических характеристик двигателя независимого возбуждения при различных режимах работы.
|
-м |
|
Режим противовключенид' Ш |
|
Ш |
