Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Динамическое торможение осуществляется переводом работы машины с параллельным возбуждением из режима двигателя в режим генератора следующим образом. Цепь возбуждения остается включенной в сеть, а цепь вращающегося якоря отключается от сети и подключается к реостату RH. Под действием ЭДС Ея ток в обмотке якоря 1Я = EJ(Ra + RH) изменяет свое направление. Соответственно электромагнитный момент (9.6) вместо вращающего становится тормозным. Машина начинает работать как генератор с независимым возбуждением (см. рис. 9.19), преобразуя запас кинетической энергии привода в электрическую энергию. Последняя в свою очередь преобразуется в тепловую энергию, рассеиваемую реостатом Rn. Якорь машины тормозится до полной остановки. Изменяя сопротивление реостата RH, можно плавно регулировать скорость торможения.
Аналогично осуществляется динамическое торможение двигателей с последовательным и смешанным возбуждением.
Торможение противовключением осуществляется переводом работы машины с параллельным возбуждением из режима двигателя в режим электромагнитного тормоза (см. рис. 9.42). Последний возникает, если цепи якоря и возбуждения машины соединены между собой и подключены к сети для создания электромагнитного момента одного направления, а якорь под действием моментов внешних сил или момента инерции вращается в другом направлении. Режим электромагнитного тормоза реализуется переключением выводов цепи вращающегося якоря, т.е. изменением направления тока /я в его обмотке. Соответственно электромагнитный момент якоря (9.6) также изменяет свое направление, которое становится противоположным направлению вращения якоря под действием момента внешних сил или момента инерции.
252
Направление ЭДС якоря относительно его выводов остается неизменным, но ввиду их переключения относительно выводов сети уравнение электрического состояния цепи якоря будет иметь вид
En+U=(K + Rn)I11, (9.19)
где Ra — сопротивление добавочного реостата для ограничения тока якоря.
Умножив слагаемые уравнения (9.19) на величину In, получим уравнение баланса мощностей
EJn+UIn=(Rn + Rn)Il (9.20)
из которого следует, что при торможении противовключением электрическая энергия, отбираемая из сети, и механическая энергия внешних источников, вращающих якорь, преобразуются в тепловую энергию. Если механическая энергия внешних источников, вращающих якорь, ограничена, то по мере ее уменьшения частота вращения якоря также будет уменьшаться до нулевого значения. Если при этом не отключить машину от сети, то она перейдет в режим двигателя и начнется разгон якоря в обратном направлении.
Торможение противовключением возникает, например, при опускании груза, когда момент внешних сил (вес груза) больше направленного ему навстречу электромагнитного момента подъемной машины постоянного тока. Изменяя сопротивление реостата Ад в цепи якоря, т.е. наклон универсальной характеристики (см. рис. 9.42), можно регулировать скорость подъема и опускания груза.
Аналогично осуществляется торможение противовключением двигателей с последовательным и смешанным возбуждением.
9.17. Энергетический баланс и КПД машин постоянного тока
Работа машины постоянного тока сопровождается потерями в ней энергии.
На рис. 9.43, а и б приведены диаграммы преобразования энергии в генераторе и двигателе, где Рыех.п — мощность потерь на механическое трение щеток о коллектор, в подшипниках и др.; P0 — мощность потерь в сердечнике якоря (в стали), вращающегося в магнитном поле главных полюсов, на гистерезис и вихревые токи; Рпрв и Рпря — мощности потерь на нагрев проводов обмоток возбуждения и якоря; Рэм — мощность электромагнитного преобразования в генераторе (двигателе) механической (электрической) энергии внешнего источника в электрическую (механическую) энергию (см. подразд. 9.4); Рыех — мощность источника
253
а б
Рис. 9.43
(приемника) механической энергии на валу якоря генератора (двигателя); P3 — мощность источника (приемника) электрической энергии, подключенного к выводам цепи двигателя (генератора).
Кроме перечисленных видов потерь в машинах постоянного тока существуют трудно поддающиеся количественной оценке добавочные потери энергии, например, на гистерезис и вихревые токи в полюсных наконечниках вследствие пульсации в них магнитной индукции поля из-за наличия пазов в сердечнике вращающегося якоря и др.
Различают переменную и постоянную, т. е. зависящую и не зависящую от нагрузки машины, составляюшие мощности потерь.
Мощность переменных потерь равна мощности потерь в цепи якоря (до 10% номинальной мощности).
Мощность постоянных потерь составляют остальные виды потерь (до 12% номинальной мощности).
Эффективность преобразования энергии из одного вида в другой машиной постоянного тока определяется ее КПД
П = AlOO %,
где P2 и P1 — мощности приемника и источника энергии.
КПД машины постоянного тока зависит от ее нагрузки и номинальной мощности. При номинальной нагрузке КПД машин большой мощности (1000 кВт и более) достигает 96%, а машин малой мощности (до 10 Вт) — 30—40%.
9.18. Коллекторные двигатели синусоидального тока
