- Двигуни послідовного збудження Природні швидкісна і механічна характеристики, область застосування
- Регулювання швидкості за допомогою ослаблення поля
- Регулювання швидкості шляхом шунтування якоря
- Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря
- Регулювання швидкості зміною напруги
- Двигуни послідовного збудження
- Регулювання швидкості за допомогою ослаблення поля
- Регулювання швидкості шляхом шунтування якоря
- Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря
- Регулювання швидкості зміною напруги
- Двигуни послідовного збудження
- Регулювання швидкості за допомогою ослаблення поля
- Регулювання швидкості шляхом шунтування якоря
- Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря
- Регулювання швидкості зміною напруги
Двигуни послідовного збудження Природні швидкісна і механічна характеристики, область застосування
Наша взаимовыгодная связь https://banwar.org/
У двигунах послідовного збудження струм якоря одночасно є також струмом збудження: i в = I а = I. Тому потік Фδ змінюється в широких межах і можна написати, що
Коефіцієнт пропорційності k Ф в значному діапазоні навантажень, при I <I н, є практично постійним, і лише при I> (0,8 - 0,9) I н внаслідок насичення магнітного кола k Ф починає трохи зменшуватися.
При використанні співвідношення (1) для двигуна послідовного збудження замість виразів (7), (9) і (8), представлених в статті " Загальні відомості про двигуни постійного струму ", Отримаємо
Швидкісна характеристика двигуна [дивіться вираз (2)], представлена на малюнку 1, є м'якою і має гіперболічний характер. При k Ф = const вигляд кривої n = f (I) показаний штриховою лінією. При малих I швидкість двигуна стає неприпустимо великий. Тому робота двигунів послідовного збудження, за винятком найменших, на холостому ходу не допускається, а використання пасової передачі неприйнятно. Зазвичай мінімально допустиме навантаження P 2 = (0,2 - 0,25) P н.
Природна характеристика двигуна послідовного збудження n = f (M) відповідно до співвідношення (3) показана на малюнку 3 (крива 1).
оскільки у двигунів паралельного збудження M ~ I, а у двигунів послідовного збудження приблизно M ~ I ² і при пуску допускається I = (1,5 - 2,0) I н, то двигуни послідовного збудження розвивають значно більший пусковий момент в порівнянні з двигунами паралельного збудження. Крім того, у двигунів паралельного збудження n ≈ const, а у двигунів послідовного збудження, відповідно до виражень (2) і (3), приблизно (при R а = 0)
n ~ U / I ~ U / √ M.
Тому у двигунів паралельного збудження
P 2 = Ω × M = 2π × n × M ~ M,
а у двигунів послідовного збудження
P 2 = 2π × n × M ~ √ M.
Таким чином, у двигунів послідовного збудження при зміні моменту навантаження M ст = M в широких межах потужність змінюється в менших межах, ніж у двигунів паралельного збудження.
Тому для двигунів послідовного збудження менш небезпечні перевантаження по моменту. У зв'язку з цим двигуни послідовного збудження мають істотні переваги в разі важких умов пуску і зміни моменту навантаження в широких межах. Вони широко застосовуються для електричної тяги (трамваї, метро, тролейбуси, електровози і тепловози на залізницях) і в підйомно-транспортних установках.
Відзначимо, що при підвищенні швидкості обертання двигун послідовного збудження в режим генератора не переходить. На малюнку 1 це очевидно з того, що характеристика n = f (I) не перетинає осі ординат. Фізично це пояснюється тим, що при переході в режим генератора, при заданому напрямку обертання і заданої полярності напруги, напрямок струму має змінитися на протилежне, а напрямок електрорушійної сили (е. Д. С.) E а і полярність полюсів повинні зберігатися незмінними, однак останнім при зміні напрямку струму в обмотці збудження неможливо. Тому для перекладу двигуна послідовного збудження в режим генератора необхідно переключити кінці обмотки збудження.
Регулювання швидкості за допомогою ослаблення поля
Регулювання n за допомогою ослаблення поля проводиться або шляхом шунтування обмотки збудження деяким опором R ш.в (рисунок 2, а), або зменшенням числа включених в роботу витків обмотки збудження. В останньому випадку повинні бути передбачені відповідні висновки з обмотки збудження.
Так як опір обмотки збудження R в і падіння напруги на ньому малі, то R ш.в також має бути мало. Втрати в опорі R ш.в тому малі, а сумарні втрати на збудження при шунтуванні навіть зменшуються. Внаслідок цього коефіцієнт корисної дії (к. П. Д.) Двигуна залишається високим, і такий спосіб регулювання широко застосовується на практиці.
При шунтуванні обмотки збудження струм збудження зі значення I зменшується до
і швидкість n відповідно збільшується. Вирази для швидкісної і механічних характеристик при цьому отримаємо, якщо в равенствах (2) і (3) замінимо k Ф на k Ф k О.В, де
є коефіцієнт ослаблення збудження. При регулюванні швидкості зміна числа витків обмотки збудження
k О.В = w в.раб / w в.полн.
На малюнку 3 показані (криві 1, 2, 3) характеристики n = f (M) для цього випадку регулювання швидкості при декількох значеннях k О.В (значенням k О.В = 1 відповідає природна характеристика 1, k О.В = 0 , 6 - крива 2, k О.В = 0,3 - крива 3). Характеристики дані в відносних одиницях і відповідають випадку, коли k Ф = const і R а * = 0,1.
Регулювання швидкості шляхом шунтування якоря
При шунтуванні якоря (рисунок 2, б) струм і потік збудження зростають, а швидкість зменшується. Так як падіння напруги R в × I мало і тому можна прийняти R в ≈ 0, то опір R ш.а практично знаходиться під повним напругою мережі, його значення має бути значним, втрати в ньому будуть великі і к. П. Д. Сильно зменшиться.
Крім того, шунтування якоря ефективно тоді, коли магнітна що ланцюг не насичена. У зв'язку з цим шунтування якоря на практиці використовується рідко.
На малюнку 3 крива 4 представляє собою характеристику n = f (M) при
I ш.а ≈ U / R ш.а = 0,5 I н.
Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря
Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря (рисунок 2, в). Цей спосіб дозволяє регулювати n вниз від номінального значення. Так як одночасно при цьому значно зменшується до. П. Д., То такий спосіб регулювання знаходить обмежене застосування.
Вирази для швидкісної і механічної характеристик в цьому випадку отримаємо, якщо в равенствах (2) і (3) замінимо R а на R а + R ра. Характеристика n = f (M) для такого способу регулювання швидкості при R ра * = 0,5 зображена на малюнку 3 у вигляді кривої 5.
Регулювання швидкості зміною напруги
Цим способом можна регулювати n вниз від номінального значення з збереження високого к. П. Д. Розглянутий спосіб регулювання широко застосовується в транспортних установках, де на кожній провідній осі встановлюється окремий двигун і регулювання здійснюється шляхом перемикання двигунів з паралельного включення в мережу на послідовне (рисунок 4). На малюнку 3 крива 6 являє собою характеристику n = f (M) для цього випадку при U = 0,5 U н.
Джерело: Вольдек А. І., "Електричні машини. Підручник для технічних навчальних закладів" - 3-е видання, перероблене - Ленінград: Енергія, 1978 - 832с.
Двигуни послідовного збудження
Природні швидкісна і механічна характеристики, область застосування
У двигунах послідовного збудження струм якоря одночасно є також струмом збудження: i в = I а = I. Тому потік Фδ змінюється в широких межах і можна написати, що
Коефіцієнт пропорційності k Ф в значному діапазоні навантажень, при I <I н, є практично постійним, і лише при I> (0,8 - 0,9) I н внаслідок насичення магнітного кола k Ф починає трохи зменшуватися.
При використанні співвідношення (1) для двигуна послідовного збудження замість виразів (7), (9) і (8), представлених в статті " Загальні відомості про двигуни постійного струму ", Отримаємо
Швидкісна характеристика двигуна [дивіться вираз (2)], представлена на малюнку 1, є м'якою і має гіперболічний характер. При k Ф = const вигляд кривої n = f (I) показаний штриховою лінією. При малих I швидкість двигуна стає неприпустимо великий. Тому робота двигунів послідовного збудження, за винятком найменших, на холостому ходу не допускається, а використання пасової передачі неприйнятно. Зазвичай мінімально допустиме навантаження P 2 = (0,2 - 0,25) P н.
Природна характеристика двигуна послідовного збудження n = f (M) відповідно до співвідношення (3) показана на малюнку 3 (крива 1).
оскільки у двигунів паралельного збудження M ~ I, а у двигунів послідовного збудження приблизно M ~ I ² і при пуску допускається I = (1,5 - 2,0) I н, то двигуни послідовного збудження розвивають значно більший пусковий момент в порівнянні з двигунами паралельного збудження. Крім того, у двигунів паралельного збудження n ≈ const, а у двигунів послідовного збудження, відповідно до виражень (2) і (3), приблизно (при R а = 0)
n ~ U / I ~ U / √ M.
Тому у двигунів паралельного збудження
P 2 = Ω × M = 2π × n × M ~ M,
а у двигунів послідовного збудження
P 2 = 2π × n × M ~ √ M.
Таким чином, у двигунів послідовного збудження при зміні моменту навантаження M ст = M в широких межах потужність змінюється в менших межах, ніж у двигунів паралельного збудження.
Тому для двигунів послідовного збудження менш небезпечні перевантаження по моменту. У зв'язку з цим двигуни послідовного збудження мають істотні переваги в разі важких умов пуску і зміни моменту навантаження в широких межах. Вони широко застосовуються для електричної тяги (трамваї, метро, тролейбуси, електровози і тепловози на залізницях) і в підйомно-транспортних установках.
Відзначимо, що при підвищенні швидкості обертання двигун послідовного збудження в режим генератора не переходить. На малюнку 1 це очевидно з того, що характеристика n = f (I) не перетинає осі ординат. Фізично це пояснюється тим, що при переході в режим генератора, при заданому напрямку обертання і заданої полярності напруги, напрямок струму має змінитися на протилежне, а напрямок електрорушійної сили (е. Д. С.) E а і полярність полюсів повинні зберігатися незмінними, однак останнім при зміні напрямку струму в обмотці збудження неможливо. Тому для перекладу двигуна послідовного збудження в режим генератора необхідно переключити кінці обмотки збудження.
Регулювання швидкості за допомогою ослаблення поля
Регулювання n за допомогою ослаблення поля проводиться або шляхом шунтування обмотки збудження деяким опором R ш.в (рисунок 2, а), або зменшенням числа включених в роботу витків обмотки збудження. В останньому випадку повинні бути передбачені відповідні висновки з обмотки збудження.
Так як опір обмотки збудження R в і падіння напруги на ньому малі, то R ш.в також має бути мало. Втрати в опорі R ш.в тому малі, а сумарні втрати на збудження при шунтуванні навіть зменшуються. Внаслідок цього коефіцієнт корисної дії (к. П. Д.) Двигуна залишається високим, і такий спосіб регулювання широко застосовується на практиці.
При шунтуванні обмотки збудження струм збудження зі значення I зменшується до
і швидкість n відповідно збільшується. Вирази для швидкісної і механічних характеристик при цьому отримаємо, якщо в равенствах (2) і (3) замінимо k Ф на k Ф k О.В, де
є коефіцієнт ослаблення збудження. При регулюванні швидкості зміна числа витків обмотки збудження
k О.В = w в.раб / w в.полн.
На малюнку 3 показані (криві 1, 2, 3) характеристики n = f (M) для цього випадку регулювання швидкості при декількох значеннях k О.В (значенням k О.В = 1 відповідає природна характеристика 1, k О.В = 0 , 6 - крива 2, k О.В = 0,3 - крива 3). Характеристики дані в відносних одиницях і відповідають випадку, коли k Ф = const і R а * = 0,1.
Регулювання швидкості шляхом шунтування якоря
При шунтуванні якоря (рисунок 2, б) струм і потік збудження зростають, а швидкість зменшується. Так як падіння напруги R в × I мало і тому можна прийняти R в ≈ 0, то опір R ш.а практично знаходиться під повним напругою мережі, його значення має бути значним, втрати в ньому будуть великі і к. П. Д. Сильно зменшиться.
Крім того, шунтування якоря ефективно тоді, коли магнітна що ланцюг не насичена. У зв'язку з цим шунтування якоря на практиці використовується рідко.
На малюнку 3 крива 4 представляє собою характеристику n = f (M) при
I ш.а ≈ U / R ш.а = 0,5 I н.
Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря
Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря (рисунок 2, в). Цей спосіб дозволяє регулювати n вниз від номінального значення. Так як одночасно при цьому значно зменшується до. П. Д., То такий спосіб регулювання знаходить обмежене застосування.
Вирази для швидкісної і механічної характеристик в цьому випадку отримаємо, якщо в равенствах (2) і (3) замінимо R а на R а + R ра. Характеристика n = f (M) для такого способу регулювання швидкості при R ра * = 0,5 зображена на малюнку 3 у вигляді кривої 5.
Регулювання швидкості зміною напруги
Цим способом можна регулювати n вниз від номінального значення з збереження високого к. П. Д. Розглянутий спосіб регулювання широко застосовується в транспортних установках, де на кожній провідній осі встановлюється окремий двигун і регулювання здійснюється шляхом перемикання двигунів з паралельного включення в мережу на послідовне (рисунок 4). На малюнку 3 крива 6 являє собою характеристику n = f (M) для цього випадку при U = 0,5 U н.
Джерело: Вольдек А. І., "Електричні машини. Підручник для технічних навчальних закладів" - 3-е видання, перероблене - Ленінград: Енергія, 1978 - 832с.
Двигуни послідовного збудження
Природні швидкісна і механічна характеристики, область застосування
У двигунах послідовного збудження струм якоря одночасно є також струмом збудження: i в = I а = I. Тому потік Фδ змінюється в широких межах і можна написати, що
Коефіцієнт пропорційності k Ф в значному діапазоні навантажень, при I <I н, є практично постійним, і лише при I> (0,8 - 0,9) I н внаслідок насичення магнітного кола k Ф починає трохи зменшуватися.
При використанні співвідношення (1) для двигуна послідовного збудження замість виразів (7), (9) і (8), представлених в статті " Загальні відомості про двигуни постійного струму ", Отримаємо
Швидкісна характеристика двигуна [дивіться вираз (2)], представлена на малюнку 1, є м'якою і має гіперболічний характер. При k Ф = const вигляд кривої n = f (I) показаний штриховою лінією. При малих I швидкість двигуна стає неприпустимо великий. Тому робота двигунів послідовного збудження, за винятком найменших, на холостому ходу не допускається, а використання пасової передачі неприйнятно. Зазвичай мінімально допустиме навантаження P 2 = (0,2 - 0,25) P н.
Природна характеристика двигуна послідовного збудження n = f (M) відповідно до співвідношення (3) показана на малюнку 3 (крива 1).
оскільки у двигунів паралельного збудження M ~ I, а у двигунів послідовного збудження приблизно M ~ I ² і при пуску допускається I = (1,5 - 2,0) I н, то двигуни послідовного збудження розвивають значно більший пусковий момент в порівнянні з двигунами паралельного збудження. Крім того, у двигунів паралельного збудження n ≈ const, а у двигунів послідовного збудження, відповідно до виражень (2) і (3), приблизно (при R а = 0)
n ~ U / I ~ U / √ M.
Тому у двигунів паралельного збудження
P 2 = Ω × M = 2π × n × M ~ M,
а у двигунів послідовного збудження
P 2 = 2π × n × M ~ √ M.
Таким чином, у двигунів послідовного збудження при зміні моменту навантаження M ст = M в широких межах потужність змінюється в менших межах, ніж у двигунів паралельного збудження.
Тому для двигунів послідовного збудження менш небезпечні перевантаження по моменту. У зв'язку з цим двигуни послідовного збудження мають істотні переваги в разі важких умов пуску і зміни моменту навантаження в широких межах. Вони широко застосовуються для електричної тяги (трамваї, метро, тролейбуси, електровози і тепловози на залізницях) і в підйомно-транспортних установках.
Відзначимо, що при підвищенні швидкості обертання двигун послідовного збудження в режим генератора не переходить. На малюнку 1 це очевидно з того, що характеристика n = f (I) не перетинає осі ординат. Фізично це пояснюється тим, що при переході в режим генератора, при заданому напрямку обертання і заданої полярності напруги, напрямок струму має змінитися на протилежне, а напрямок електрорушійної сили (е. Д. С.) E а і полярність полюсів повинні зберігатися незмінними, однак останнім при зміні напрямку струму в обмотці збудження неможливо. Тому для перекладу двигуна послідовного збудження в режим генератора необхідно переключити кінці обмотки збудження.
Регулювання швидкості за допомогою ослаблення поля
Регулювання n за допомогою ослаблення поля проводиться або шляхом шунтування обмотки збудження деяким опором R ш.в (рисунок 2, а), або зменшенням числа включених в роботу витків обмотки збудження. В останньому випадку повинні бути передбачені відповідні висновки з обмотки збудження.
Так як опір обмотки збудження R в і падіння напруги на ньому малі, то R ш.в також має бути мало. Втрати в опорі R ш.в тому малі, а сумарні втрати на збудження при шунтуванні навіть зменшуються. Внаслідок цього коефіцієнт корисної дії (к. П. Д.) Двигуна залишається високим, і такий спосіб регулювання широко застосовується на практиці.
При шунтуванні обмотки збудження струм збудження зі значення I зменшується до
і швидкість n відповідно збільшується. Вирази для швидкісної і механічних характеристик при цьому отримаємо, якщо в равенствах (2) і (3) замінимо k Ф на k Ф k О.В, де
є коефіцієнт ослаблення збудження. При регулюванні швидкості зміна числа витків обмотки збудження
k О.В = w в.раб / w в.полн.
На малюнку 3 показані (криві 1, 2, 3) характеристики n = f (M) для цього випадку регулювання швидкості при декількох значеннях k О.В (значенням k О.В = 1 відповідає природна характеристика 1, k О.В = 0 , 6 - крива 2, k О.В = 0,3 - крива 3). Характеристики дані в відносних одиницях і відповідають випадку, коли k Ф = const і R а * = 0,1.
Регулювання швидкості шляхом шунтування якоря
При шунтуванні якоря (рисунок 2, б) струм і потік збудження зростають, а швидкість зменшується. Так як падіння напруги R в × I мало і тому можна прийняти R в ≈ 0, то опір R ш.а практично знаходиться під повним напругою мережі, його значення має бути значним, втрати в ньому будуть великі і к. П. Д. Сильно зменшиться.
Крім того, шунтування якоря ефективно тоді, коли магнітна що ланцюг не насичена. У зв'язку з цим шунтування якоря на практиці використовується рідко.
На малюнку 3 крива 4 представляє собою характеристику n = f (M) при
I ш.а ≈ U / R ш.а = 0,5 I н.
Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря
Регулювання швидкості включенням опору в ланцюг якоря (рисунок 2, в). Цей спосіб дозволяє регулювати n вниз від номінального значення. Так як одночасно при цьому значно зменшується до. П. Д., То такий спосіб регулювання знаходить обмежене застосування.
Вирази для швидкісної і механічної характеристик в цьому випадку отримаємо, якщо в равенствах (2) і (3) замінимо R а на R а + R ра. Характеристика n = f (M) для такого способу регулювання швидкості при R ра * = 0,5 зображена на малюнку 3 у вигляді кривої 5.
Регулювання швидкості зміною напруги
Цим способом можна регулювати n вниз від номінального значення з збереження високого к. П. Д. Розглянутий спосіб регулювання широко застосовується в транспортних установках, де на кожній провідній осі встановлюється окремий двигун і регулювання здійснюється шляхом перемикання двигунів з паралельного включення в мережу на послідовне (рисунок 4). На малюнку 3 крива 6 являє собою характеристику n = f (M) для цього випадку при U = 0,5 U н.
Джерело: Вольдек А. І., "Електричні машини. Підручник для технічних навчальних закладів" - 3-е видання, перероблене - Ленінград: Енергія, 1978 - 832с.