АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

В двигателе независимого возбуждения питание якоря дви­гателя и обмотки возбуждения производится от независимых источников энергии U и (/в (рис 14) Якорь двигателя вращается в магнитном поле, создаваемом обмоткой возбуждения При этом в обмотке якоря наводится электродви - +

где

р — число пар главных полюсов, п — скорость вращения якоря, об/мин,

N — число активных проводников обмотки якоря, а — число пар параллельных вет­вей обмотки якоря,

Ф — полезный магнитный поток одного полюса, Вб, кЕ — конструктивная постоянная э д с

= рыта.

Если поток двигателя — величина постоянная, то Е = сЕп (сЕ — кЕФ — коэффициент э. д. с. двигателя, В/об/мин.).

Если Е выразить через функцию угловой скорости вращения, т, е. Е — кФсо, то конструктивная постоянная двигателя

2л а

Уравнение электрического равновесия якорной цепи двига­теля

и = Е + ІяЯя + Ія^ = Е + Кя(ія+Т3*Ь-), (И.2)

где ' U — напряжение, приложенное к якорю двига­

теля;

Е — э. д. с. двигателя;

/я — ток якоря;

Яя — сопротивление цепи якоря (включает сопро­тивления добавочных полюсов и компенса­ционной обмотки);

Ья — индуктивность якоря двигателя;

Тэ = LjRa — электромагнитная постоянная времени якоря. Индуктивность якоря электродвигателя можно приближенно определить по формуле [8]:

<"'3>

где ■ с — постоянная. Для компенсированных двигателей

с = 0,1 0,25 (меньшее значение для тихоход­

ных двигателей); для некомпенсированных дви­гателей с — 0,6; ин, /н, пн — соответственно номинальные значения напряже - жения, тока и скорости вращения электродви: гателя.

В операторном виде уравнение электрического равновесия U^E + IMl + Tj*). (П-4)

При установившемся режиме работы двигателя

<п-б>

Мощность, потребляемая якорем электродвигателя из сети, кВт

РС = ШЯ 10'3. , (II.6)

Часть этой мощности расходуется на покрытие мощности потерь в сопротивлении обмотки якоря (ры) и сопротивлении щеточного контакта (рщ):

Р„ + РЩ = ЖЮ-3. (II.7)

Остальная часть потребляемой из сети мощности преобразо­вывается в электромагнитную мощность Р& двигателя

= Рс—(рн + рщ) = ([/-/я£я) /я 10—3 = £7Я10_3. (П.8)

Электромагнитную мощность можно гаже выразить через электромагнитный момент двигателя Ма (полный вращающий момент, развиваемый двигателем) и скорость вращения якоря:

Р. = М,«>10-= If. (119)

Отсюда электромагнитный момент двигателя, Н м

Ма = 10°°Ра . (11.10)

Подставляя в это уравнение значение Рл по формуле (II.8), получим

Ма = 1000^10-3 ф/я = кмф1я, (II И)

60

где км — конструктивная постоянная момента двигателя.

Если поток двигателя — величина потоянная, го

Ма — См1я Н-м, (11.13)

где см — кмФ — коэффициент момента двигателя, Н м/А. Разделив значение см на сЕ, получим

, -£— n

= -2ла..- =4р - = 9,55. (11.14)

СЕ kE pN 2я ’ v '

60 a

В случае, если э. д. с. двигателя выражается в функции угловой скорости вращения Е = &Фсо = сФ, то kE = k'M = k, Се = см = с-

Полезная механическая мощность Р, отдаваемая валом дви­гателя, меньше электромагнитной мощности Ра на величину мощ­ности механичеоких потерь рмех (потери в подшипниках, венти­ляторные, на трение щеток о коллектор) и мощности потерь в стали рст (потери на гистерезис и вихревые токи в сердечнике якоря и зубцах):

—(Риех + Рст)- (П.15)

Обычно потери в двигателе оценивают коэффициентом полез­ного действия, под которым понимают отношение полезной меха­нической мощности Р к мощности, подводимой к двигателю:

П = -£-Ю0о/о. (11.16)

Полезный момент на валу двигателя М меньше электромагнит­ного Ма на величину момента потерь в подшипниках, венти-

37

ляционного и трения щеток о коллектор, т. е. потерь холостого хода Мх х

М = М, — Мхх. (II 17)

С некоторым приближением Мх х принимают величиной постоянной и легко определяют по паспортным данным Мх х = = Мад — Мн. Обычно считают, что Мх х ^ (0,03-ъ 0,05) Мн.

Условимся под моментом двигателя в'Дальнейшем понимать электромагнитный момент. При этом потери в двигателе будем относить к статическому моменту или пренебрегать этими поте­рями, т. е. будем считать, что М — Ма.

Значения постоянных коэффициентов сЕ и см для практи­ческих расчетов можно определять по каталожным данным дви­гателя, где даются номинальные значения Рн, UH, /н, ян, і]н. Тогда для номинального потока двигателя:

. Uh—/нЛя

Се н —

Пн

смн = 9,55сЕ н.

В каталогах сопротивление /?я, как правило, не указывается и его приближенно определяют, считая для двигателя независи­мого возбуждения, что при /н половина всех потерь в двигателе приходится на потери в сопротивлении цепи якоря [91, т. е.

/S/?» ^ 0,5 (1 — Т|Н) £/„/*. (II 19)

откуда

#я ^ 0,5 (1 —г|н) ~~ = 0,5 (1 — г)н) RH Ом, (11.20)

Н

где = UJIH ~ номинальное сопротивление двигателя.