Возбуждения двигателя

Стремление сократить число генераторов и упростить силовые цепи нашло отражение в оригинальной «кольцевой» схеме включения главных машин, применяемой голландской фирмой «Смит». Такая схема используется, в частности, на плавучей буровой установке «Хазар», работающей в Каспийском море. Якоря всех генераторов и двигателей постоянного тока соединены последовательно в общую замкнутую цепь. По кольцевой цепи непрерывно протекает ток постоянной силы, независимо от нагрузки и частоты вращения двигателей, что обеспечивается автоматическим регулятором возбуждения генераторов. Электродвигатель, на который не подано возбуждение, при этом не будет вращаться, поскольку его момент равен нулю. При включении возбуждения двигатель разгоняется до скорости, при которой его момент будет равен моменту нагрузки.

1. На сетевом рубильнике поменяли местами зажимы двух проводов, соединяющих рубильник с двигателем постоянного тока. Изменится ли направление вращения ротора после такого переключения, если двигатель параллельного возбуждения? двигатель независимого возбуждения?

ются в основном в качестве тяговых двигателей электровозов, поездов метро, трамваев, подъемных кранов и т.п. Двигатели со смешанным возбуждением ( 92). Электродвигатели со смешанным возбуждением обладают свойствами двигателей с параллельным и последовательным возбуждением и позволяют использовать их преимущества. Благодаря наличию параллельной обмотки возбуждения двигатель не может пойти в «разнос» при малой нагрузке. Обмотки возбуждения обычно соединяют между собой так, чтобы их магнитные потоки складывались (согласное включение). При этом частота вращения двигателя равна

При согласном включении обмоток возбуждения двигатель по своим свойствам будет приближаться к двигателю с параллельным или с последовательным возбуждением в зависимости от того, какая из обмоток будет давать больший магнитный поток. В первом случае двигатель будет иметь жесткую скоростную характеристику, т.е. n=const. Во втором случае скоростная характеристика n=f(Ia) будет мягкой, но более жесткой, чем у двигателей с последовательным возбуждением. Частота вращения двигателей со смешанным возбуждением регулируется реостатом в цепи параллельной обмотки возбуждения. Двигатели со смешанным возбуждением применяются, например, для привода механизмов с маховиками (ножницы, прессы и др.).

В отличие от двигателя последовательного возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет конечное значение скорости идеально холостого хода. Эта скорость определяется только магнитным потоком, созданным МДС независимой обмотки, и равна:

Двигатель смешанного возбуждения допускает три способа электрического торможения: 1) с отдачей энергии в сеть, 2) динамическое и 3) противовключением,

На 13.2, б приведена упрощенная принципиальная схема следящего привода релейного действия малой мощности с двигателем постоянного тока последовательного возбуждения, имеющего две обмотки возбуждения. Двигатель М, вращающий рабочий механизм РМ, подключается к источнику питания посредством одного из транзисторов VI, V2, которые при отсутствии сигналов управления закрыты напряжением смещения UCH через резисторы R1 и R2. Для снятия перенапряжений, возникающих при отключении обладающих индуктивностью обмоток возбуждения и обмоток якоря, последние шунтированы разрядными диодами V3 и V4. Если открыт транзистор VI, то двигатель вращается в одну сторону; если открыт транзистор V2, то в другую. Это происходит за счет изменения направления потока возбуждения при неизменном направлении тока якоря.

При согласном включении последовательной и параллельной обмоток возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет больший пусковой момент по сравнению с шунтовым двигателем. При встречном включении обмоток возбуждения двигатель имеет жесткую механическую характеристику. С увеличением нагрузки магнитный поток сериесной обмотки увеличи-

Что произойдет, если двигатель последовательного возбуждения Двигатель не запустится 51

Предположим, что до включения постоянного тока в обмотку возбуждения двигатель имеет некоторое постоянное скольжение s, развивая постоянный асинхронный момент Ма, уравновешивающий статический момент сопротивления на валу Л1СТ = О А. Включение постоянного тока может произойти в момент времени t — 0, соответствующий любому мгновенному положению ротора относительно оси результирующего потока. Для упрощения рассуждений рассмотрим наиболее благоприятный момент времени включения, при совпадении указанных осей при 6 = 0. В этих условиях при t = 0 электромагнитный момент М9М = Мт&\п 6 = 0 и ротор двигателя в начальное мгновение не получит ускорения. Но затем, так как двигатель идет не синхронно, а со скольжением s =?0, в последующие моменты времени ротор начинает постепенно отставать от результирующего потока Фй и угол 6 соответственно

Предположим, что до включения постоянного тока в обмотку возбуждения двигатель имеет некоторое постоянное скольжение s, развивая постоянный асинхронный момент Ма, уравновешивающий статический момент сопротивления на валу Л1СТ = ОА. Включение постоянного тока может произойти в момент времени t = О, соответствующий любому мгновенному положению ротора относительно оси результирующего потока. Для упрощения рассуждений рассмотрим наиболее благоприятный момент времени включения, при совпадении указанных осей при б = 0. В этих условиях при t — 0 электромагнитный момент М9М = A4msin 6 — 0 и ротор двигателя в начальное мгновение не получит ускорения. Но затем, так как двигатель идет не синхронно, а со скольжением s ^ 0, в последующие моменты времени ротор начинает постепенно отставать от результирующего потока Ф^ и угол 3 соответственно

Последовательную обмотку ОС ( 6.18) включают последовательно с каким-либо элементом ЭЛ электрической цепи (например, с обмоткой якоря или возбуждения двигателя), и, таким образом, в обмотке и данном элементе существует один и тот же ток. Последовательная обмотка изготовляется из проволоки относительно большого диаметра, имеет небольшое число витков и сопротивление гс, значение которого намного меньше сопротивления гэл. Ток обмотки определяется практически напряжением источника и сопротивлением элемента, последовательно с которым включена обмотка:

Простейшая схема одного из вариантов такой системы (системы генератор — двигатель, Г — Д) приведена на 9.31. В этой системе якорь двигателя ЯД независимого возбуждения соединен с якорем генератора ЯГ независимого возбуждения, который приводится во вращение приводным двигателем ДП. Обмотки возбуждения двигателя ОВД и генератора ОВГ получают питание от постороннего источника постоянного тока через реостат г, и потенциометр г2.

В исполнительных двигателях постоянного тока, для которых характерны частые пуски, остановки и реверсы, различают два способа управления — якорное и полюсное (потоком возбуждения двигателя) ( 9.42).

На 13.45, а кривая 2 - искусственная механическая характеристика, которая получается при шунтировании обмотки возбуждения двигателя резистором с постоянным сопротивлением г .

Двигатель с параллельным возбуждением имеет жесткую механическую характеристику, а двигатель с последовательным возбуждением -мягкую характеристику. В ряде случаев желательна некоторая промежуточная форма характеристики. Простейший способ получения такой характеристики - применение смешанного возбуждения двигателя. Двигатель снабжается какой-то основной обмоткой, последовательной или параллельной, дающей в условиях номинального режима не менее 70% МДС, и второй, дополнительной обмоткой , соответственно параллельной или последовательной ( 13.46). В большинстве случаев у двигателей со смешанным возбуждением (компаундных двигателей) обе обмотки возбуждения включаются согласно, т. е. так, чтобы их МДС складывались.

Отметим теперь, что индуктивностью обладает и цепь возбуждения двигателя, но магнитный поток этой цепи необходим для создания вращающего момента, поэтому не может быть компенсирован. В двигателе последовательного возбуждения индуктивность цепи возбуждения вызывает некоторое ухудшение cos у. В двигателе параллельного возбуждения большая индуктивность обмотки возбуждения вызывает сдвиг фаз почти на 90° между потоком возбуждения и напряжением, а ток якоря этого двигателя по фазе почти совпадает с напряжением. В результате средний вращающий момент, создаваемый взаимодействием потока возбуждения и тока якоря, сдвинутых по фазе относительно

ложение / на схеме соответствует совмещение вертикальной линии / со столбцом контактных пальцев. При этом цепь тока замкнута через последовательную обмотку возбуждения двигателя, катушку магнитного дутья S (служащую для гашения дуги между подвижными и неподвижными контактами контроллера), контактный палец 1, обе части пускового реостата г , палец 3, два сегмента барабана, палец 4,

В соответствии с основными режимами работы электропривода различно определяется и номинальная мощность электродвигателя. Условия нагрева и охлаждения двигателя при повторно-кратковременном режиме существенно отличаются от условий работы в продолжительном режиме. Например, условия охлаждения обмотки возбуждения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения практически остаются неизменными и при остановке двигателя, а условия охлаждения якоря при остановке сильно ухудшаются. По этой причине двигатель постоянного тока, рассчитанный для продолжительной работы с неизменными условиями охлаждения, при повторно-кратковременном режиме будет использоваться нерационально; при предельно допустимом нагреве обмотки якоря и коллектора обмотка возбуждения будет нагреваться значительно ниже допустимой температуры.

Цепь возбуждения двигателя включается непосредственно в сеть до пускового реостата, так как при пуске ток возбуждения и поток должны быть наибольшими. Реостат РВ в цепи возбуждения при этом должен быть выведен.

Если дополнительно регулировать и ток возбуждения двигателя Д, то пределы плавного изменения скорости получаются очень большими. Аналогичные характеристики имеют место при регулировании нап« ряжения на якоре с помощью управляемых электронно-ионных приборов и т. п. Поэтому двигатель независимого возбуждения широко используется в схемах автоматики в качестве исполнительного двигателя с якорным регулированием.

Синхронные двигатели кроме перечисленных имеют еще защиту от асинхронного хода. При асинхронном режиме появляются колебанния действующего значения тока в статоре и возникает переменный ток в цепи обмотки возбуждения. Защиту от асинхронного хода часто выполняют при помощи зависимого токового реле, включенного в статорную цепь ( 2.41). За время А/ спада между циклами колебаний тока в статоре подвижная система реле не успевает возвратиться в исходное положение и за несколько периодов колебаний набирает необходимое время и срабатывает. Более совершенной следует считать защиту, действующую при появлении переменного тока в цепи обмотки возбуждения. При протекании постоянного тока в цепи обмотки возбуждения двигателя, питаемой от машинного возбу-