Электромеханические свойства ЭМС на основе двигателей постоянного тока независимого возбуждения, страница 2

–  суммарное сопротивление якорной цепи ,

–  магнитный поток машины Ф,

–  приложенное к якорной цепи напряжение U_я.

Остановимся на наиболее используемом в настоящее время способе получения искусственных характеристик – изменении напряжения на обмотке якоря (первый канал управления). Эти характеристики носят также название  регулировочных, рис.      . Полученные таким способом регулировочные характеристики  достаточно точно сохраняют свой модуль жесткости, что позволяет получить значительный диапазон регулирования скорости D > 1000. Благодаря использованию в качестве преобразовательного устройства полупроводниковых преобразователей можно получать незначительные приращения управляющего воздействия на обмотке якоря двигателя, чем достигается высокая плавность регулирования. стремящаяся к единице. Изменение управляющего воздействия U_я возможно только в сторону уменьшения значения, что приводит к уменьшению скорости и определяет первую зону регулирования электропривода постоянного тока. В этой зоне регулирование происходит при постоянном значении момента и переменном значении мощности  Р = М·ω. Существенное повышение напряжения на обмотке якоря с целью увеличения скорости не используется по условиям работы коллектора двигателя и по условиям эксплуатации его изоляции.

Рис.

Кроме качественных регулировочных характеристик рассматриваемый способ регулирования позволяет сформировать качественные пусковые свойства электропривода постоянного тока. Во-первых, данный способ регулирования позволяет плавно увеличивать значение момента двигателя в процессе пуска электропривода до значения момента статического сопротивления. Это позволяет выбрать люфты и зазоры за счет предварительного поворота звеньев в кинематических передачах. Во-вторых, в процессе дальнейшего управляемого пуска можно создать момент двигателя вплоть до максимального значения, что позволяет получить различные значения динамического момента, а значит, и различное ускорение: от допустимого значение до ускорения, обеспечивающее максимальное быстродействие (минимальное время переходного процесса).

Рассматриваемый способ управления скоростью двигателя позволяет получить качественные тормозные свойства, аналогичные пусковым свойствам. При торможении, связанным с уменьшением питающего напряжения на обмотке якоря, в зависимости от интенсивности его уменьшения режим торможения с точки зрения энергетики может выполняться или в первом квадранте или в четвертом. Подробно это рассматривается в разделе о переходных процессах. Особым режимом торможения в смысле его получения является режим динамического торможения. Это такой режим, в котором обмотка якоря двигателя, вращающаяся в его магнитном поле, отключается от источника питания и подключается на активное сопротивление. Общая схема динамического торможения приведена на рис.      .

Рис.

Механические характеристики, отражающие режим динамического торможения, приведены на рис.   .

Рис.

Основные уравнения, характеризующие процесс динамического торможения, имеют следующий вид:

уравнение электрического равновесия  , где  , уравнение движения      .

Совместное решение этих уравнений относительно скорости ω имеет вид

.

Постоянная интегрирования С определяется из начальных условий при t=0:

, где ω_нач – частота вращения двигателя в момент переключения из двигательного режима на динамическое торможение,  – абсолютное значение перепада скорости, определенное по характеристике динамического торможения при моменте  М_ст. Подставляя постоянную интегрирования в решение уравнения, получим окончательное выражение для скорости  . Данное выражение описывает переходный процесс торможения электропривода, работающего  со статической нагрузкой. В случае отсутствия момента статической нагрузки (М_ст=0, Δω_ст=0, ω_нач=ω₀) переходный процесс описывается следующим выражением . Зависимости ω=f(t) для рассмотренных выше процессов приведены на рис.     .

Рис.

При работе электропривода с активным моментом статического сопротивления кривая скорости ω=f(t) стремится к  (–Δω_ст= ω_кон), а при работе с реактивным моментом процесс торможения заканчивается в точке при t_т.р.

По аналогичной методике можно получить выражения для тока якоря i_я =f(t) в режимах динамического торможения с моментом статической нагрузки