Меню

С уменьшением тока возбуждения частота вращения дпт

Регулирование частоты вращения электродвигателей

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Порядка 70 % потребляемой промышленностью мощности, приходится на электропривод. Огромное разнообразие технологических процессов диктует свои правила, вследствие чего, появилась необходимость в изменении скорости вращения электродвигателя непосредственно во время технологического процесса. В данной статье мы раскроем различные способы регулирования скорости вращения электродвигателей.

Параметры, изменив которые, мы изменим скорость двигателя переменного тока (ДПТ):

  • частота напряжения;
  • число пар полюсов;
  • величина напряжения;
  • добавочное сопротивление в цепи ротора;
  • вентильный каскад.

Изменяемые параметры для ДПТ:

  • напряжение питания;
  • сопротивление цепи обмотки якоря;
  • магнитный поток.

Методы регулирования частоты вращения электродвигателя

Далее мы подробно рассмотрим эти способы и их применимость к различным типам электродвигателей.

Частотное регулирование

Наиболее эффективный, постоянно совершенствующийся способ.
Применение: двигатели переменного тока (синхронные и асинхронные с кз ротором).
Корректируя частоту питающего напряжения, мы изменим угловую скорость магнитного поля статора, следовательно, скорость двигателя в значительном диапазоне, имея достаточно жесткие механические характеристики. Для сохранения в норме коэффициента мощности и допустимости кратковременных перегрузок, меняя частоту, следует изменять и саму величину питающего напряжения.

Характеристики для нагрузки с постоянным статическим моментом сопротивленияХарактеристики при статическом моменте нагрузки обратно пропорциональном угловой скорости вращения

Преимущества способа:

  • обширный диапазон регулировки;
  • «жесткость» механических характеристик;
  • минимум потерь «скольжения», мощности.

Недостаток — высокая стоимость (в последние годы становится менее актуально).

Регулирование изменением числа пар полюсов

Применение: т.к. промышленность не выпускает серийно синхронные двигатели с изменяемым количеством пар полюсов, будем считать, что способ актуален только для асинхронных двигателей (далее АД) с кз ротором.
Способ реализуется изменением числа пар полюсов у обмоток. Этого можно добиться, изготовив двигатель с двумя независимыми обмотками. Но этот метод приводит к удорожанию конструкции и увеличению размеров машины. Поэтому наиболее выгодным является увеличение числа пар полюсов без использования второй независимой обмотки.
Промышленностью выпускаются двухскоротсные, трёхскоростные и четырёхскоростные электродвигатели.

Достоинства:

  • экономичность;
  • «жёсткие» механические характеристики.

Недостатки:

  • ограниченное количество возможных скоростей;
  • ступенчатость переключения скоростей.

Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

Изменение питающего напряжения

Применение: асинхронные двигатели.

Изменять напряжение на статоре можно, включая в его цепь резисторы (старый и неэкономичный способ), автотрансформаторы или тиристорные регуляторы.
При регулировании скорости изменением напряжения, критический момент пропорционален квадрату подводимого напряжения. Снижается устойчивость к кратковременным перегрузкам и КПД, поэтому метод предпочтителен при «вентиляторной» нагрузке. Еще один недостаток — малый диапазон регулирования.

Добавочное сопротивление в цепи ротора Механические характеристики асинхронного двигателя при изменении напряжения подводимого к обмоткам статора

Применение: АД с фазным ротором.
При изменении сопротивления ротора прямо пропорционально изменяется скольжение. Но величина критического момента остается постоянной. Это позволяет подобрать сопротивления так, чтобы уравнять критический момент с пусковым, что благоприятно сказывается на пуске двигателя под нагрузкой.

Достоинства способа:

  • простота реализации;
  • критический момент = const;

Недостатки:

  • большие потери (при изменении скорости половина мощности тратится на выделение тепла);
  • малый диапазон;
  • «мягкие» механические характеристики.

Механические характеристики электромеханического и электрического каскадовАсинхронный вентильный каскад

Применение: АД с фазным ротором.

Смысл регулирования каскадными схемами заключается в подаче в цепь ротора добавочной ЭДС. Изменяя добавочную ЭДС ротора, мы изменяем ток ротора, а значит его момент и скорость. Создать добавочную ЭДС, помимо устройства вентильного каскада, может и ДПТ — машинно-вентильный каскад.

Достоинства:

  • Минимум сопутствующей силовой и контактной аппаратуры;
  • плавность регулировок;
  • малая мощность управления.

Недостатки:

  • стоимость;
  • низкий коэффициент мощности;
  • плохая устойчивость к перегрузкам.

Изменение напряжения питания якоря

Применение: любые ДПТ.
Способ можно использовать если источником электрической энергии является генератор. Реализовать от общей сети невозможно.

Достоинства:

  • плавность регулировок;
  • простота пусков и торможений;
  • экономичность.

Недостатки:

  • необходимость трехкратного преобразования энергии→низкий КПД;
  • три электрические машины в системе;
  • дорогая эксплуатация.

Введение добавочного резистора в цепь якоря Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Применение: любые ДПТ.

Заключается в последовательном включении в цепь якоря регулировочного реостата. Но способ не получил распространения ввиду своей неэкономичности и плохого влияния на КПД двигателя, т.к. в цепи реостата теряется очень большое количество энергии.

Регулирование изменением магнитного потока

В цепь возбуждения двигателей параллельного и смешанного возбуждения подключается реостат. В машинах последовательного возбуждения изменение магнитного потока в обмотке возбуждения производится шунтированием этой обмотки регулируемым сопротивлением. Максимальная скорость вращения двигателя ограничивается лишь механической прочностью якоря. Скорость двигателя регулируется в диапазонах 2:1-5:1, в частных случаях 8-10:1.

Читайте также:  Биологическое действие электрического тока применение

Преимущества:

  • минимальные потери→экономичность;
  • широкий диапазон регулирования

Недостатки:

  • невозможно бесконечно уменьшать ток в обмотке возбуждения, двигатель уйдет «в разнос».

Источник



Регулирование частоты вращения двигателей с параллельным возбуждением

Регулирование частоты вращения двигателей с параллельным возбуждениемЧастоту вращения двигателей постоянного тока можно изменять тремя способами: изменением сопротивления rя цепи якоря , изменением магнитного потока Ф , изменением подводимого к двигателю напряжения U.

Первый способ применяют редко, так как он неэкономичен, дает возможность вести регулирование частоты вращения только под нагрузкой и вынуждает использовать механические характеристики, имеющие различный наклон. При регулировании по этому способу вращающий предельно допустимый момент остается постоянным. Магнитный поток не меняется, и если приближенно считать, что сила тока, определяемая длительно допустимым нагревом двигателя, одинакова на всех частотах вращения, то предельно допустимый момент также должен быть одинаков на всех скоростях.

Регулирование скорости двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением изменением магнитного потока получило значительное распространение. Величину потока можно изменять реостатом. При увеличении сопротивления этого реостата уменьшается сила тока возбуждения и магнитный поток и увеличивается частота вращения. Каждому уменьшенному значению магнитного потока Ф соответствуют увеличенные значения n0 и b.

Таким образом, при ослаблении магнитного потока механические характеристики представляют собой прямые линии, расположенные выше естественной характеристики, непараллельные ей и имеющие тем больший наклон, чем меньшим потокам они соответствуют. Число их зависит от числа контактов на реостате и может быть достаточно большим. Таким образом, регулирование частоты вращения ослаблением потока может быть сделано практически бесступенчатым.

Если по-прежнему приближенно считать предельно допустимую силу тока на всех скоростях одинаковой, то P = const

Таким образом, при регулировании частоты вращения изменением магнитного потока предельно допустимая мощность двигателя остается постоянной при всех скоростях. Предельно допустимый момент изменяется обратно пропорционально частоте вращения. При повышении частоты вращения двигателя ослаблением поля увеличивается искрение под щетками вследствие роста реактивной э. д. с, наводимой в коммутируемых секциях двигателя.

При работе двигателя с ослабленным потоком уменьшается устойчивость работы, особенно когда нагрузка на валу двигателя является переменной. При малом значении потока заметно размагничивающее действие реакции якоря. Так как размагничивающее действие определяется величиной силы тока якоря электродвигателя, то при изменениях нагрузки частота вращения двигателя резко меняется. Для повышения устойчивости работы регулируемые двигатели с параллельным возбуждением обычно снабжают слабой последовательной обмоткой возбуждения, поток которой частично компенсирует размагничивающее действие реакции якоря.

Двигатели, предназначенные для работы с повышенными частотами вращения, должны обладать повышенной механической прочностью. При высоких скоростях усиливаются вибрации двигателя и шум при работе. Эти причины ограничивают наибольшую частоту вращения электродвигателя. Низшая частота вращения также имеет определенный практический предел.

Номинальный момент определяет размеры и стоимость двигателей постоянного тока (так же как и асинхронных двигателей). При понижении наименьшей, в данном случае номинальной, частоты вращения двигателя определенной мощности номинальный момент его возрастет. Размеры двигателя при этом увеличатся.

На промышленных предприятиях наиболее часто применяют двигатели с диапазонами регулирования

Для расширения диапазона регулирования частоты вращения изменением магнитного потока иногда употребляют особую схему возбуждения двигателя, позволяющую улучшить коммутацию и снизить влияние реакции якоря на высоких частотах вращения двигателя. Питание катушек двух пар полюсов разделяют, образуя две независимые цепи: цепь катушек одной пары полюсов и цепь другой пары.

Одну из цепей включают на постоянное напряжение, в другой изменяют величину и направление тока. При таком включении общий магнитный поток, взаимодействующий с якорем, можно изменять от суммы наибольших значений потоков катушек двух цепей до их разности.

Катушки включены так, что через одну пару полюсов всегда проходит полный магнитный поток. Поэтому реакция якоря сказывается в меньшей степени, чем при ослаблении магнитного потока всех полюсов. Так можно регулировать все многополюсные двигатели постоянного тока с волновой обмоткой якоря. При этом достигается устойчивая работа двигателя в значительном диапазоне скоростей.

Читайте также:  Как посчитать силу тока из нагрузки

Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока посредством изменения подводимого напряжения требует применения специальных схем.

Двигатели постоянного тока по сравнению с асинхронными значительно тяжелее и в несколько раз дороже. К. п. д. этих двигателей ниже, а эксплуатация их более сложна.

Промышленные предприятия получают энергию трехфазного тока, и для получения постоянного тока требуются специальные преобразователи. Это связано с добавочными потерями энергии. Основной причиной применения для привода металлорежущих станков двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением является возможность практически бесступенчатого и экономичного регулирования их частоты вращения.

В станкостроении применяют комплектные приводы с выпрямителями и двигателем постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 1). Посредством реостата PC изменяют силу тока возбуждения электродвигателя, обеспечивая практически бесступенчатое регулирование его частоты вращения в диапазоне 2:1. В комплект привода входит пусковой реостат РП, а также аппаратура защиты, на рис. 1 не показанная.

Схема электропривода постоянного тока с выпрямителем

Рис. 1. Схема электропривода постоянного тока с выпрямителем

В ыпрямители (B1 — В6), погруженные в трансформаторное масло, и всю аппаратуру помещают в шкафу управления, а реостат PC устанавливают в месте, удобном для обслуживания.

Источник

Почему при уменьшении тока возбуждения частота вращения дпт возрастает?

При уменьшении тока возбуждения, уменьшаетя ток самоиндукции возбуждаемый в роторе. Напряжение этого тока приходится гасить напряжением подоваемым на ротор. И когда ток возбуждения уменьшается, то напряжение поданное для его гашения используется в работе. Вот только мощность упадет.

Общее количество энергии, которое вырабатывает тело человека, хорошо известно. Оно равно примерно 100 ватт — как у яркой электрической лампочки накаливания. И подсчитать эту энергию тоже можно — по калорийности съеденной пищи; получается приблизительно то же самое значение. Только эта энергия тепловая. А суммарный электрический ток, протекающий в теле в любой данный момент, должен быть огромен! Ведь его составляют и токи через нервы и нейроны, и потоки ионов через мембраны бесчисленных клеток человека. Только эти токи в основном ненаправленные, поэтому «воспользоваться» ими для практических целей не получится.

Такое случается. В норме трубы холодного водоснабжения представляют собой неплохое заземление, горячего — чуть хуже, и вызвать появление на них опасного напряжения относительно конструкций здания непросто. Однако совместными усилиями одних умников — тех, что используют трубы в качестве заземления, для обхода или скручивания счетчика, и тех, что заменяют трубы на пластиковые, напряжение на трубах все же появляется. Бывает и обратная ситуация — трубы надежно заземлены и имеют нулевой потенциал, а вот здание заземлено некачественно и утечки электрооборудования создают потенциалы уже на его конструкциях. Итог тот же.

Но чаще всего ситуация, описываемая как «от воды бьет током», вызывается статическим электричеством. В современных квартирах пол (линолеум или ламинат, положенные на пенополиэтиленовую подложку, керамическая плитка) представляет собой прекрасный изолятор и статика на теле накапливается и длительное время сохраняется даже при ходьбе по нему босиком. Статический потенциал на теле при этом достигает многих десятков киловольт и при контакте с заземленными предметами вызывает весьма болезненный разряд.

Отличить эти случаи несложно. Статический разряд всегда короткий и одноразовый, а напряжение от сети, попавшее на трубы водопровода, ощущается, как непрерывная вибрация.

Цветовая маркировка проводов необходима для удобства электротехнических работ и корректного подключения проводов к нужным местам. Провода необходимо подключать к клеммам, которые имеют метки соответствующего цвета. Без цветовой маркировки проводов электротехнические работы были бы значительно затруднены. При постоянном токе положительный провод обозначают красным цветом, отрицательный провод обозначают синим цветом. В сети постоянного тока нулевой провод не нужен. Но при питании электродвигателя постоянного тока от управляемого выпрямителя нулевой провод там присутствует, и обозначается голубым цветом. На рисунке представлена маркировка шин постоянного тока: а) в сети постоянного тока; б) при питании электродвигателя постоянного тока от управляемого выпрямителя.

Читайте также:  Чем выше скорость прохождения заряда через проводник тем больше сила тока

«Рассеивание энергии» или «Суммарная рассеиваемая энергия» — этот параметр сетевого фильтра показывает уровень поглощения энергии — мощных сетевых импульсов в джоулях — чем выше параметр — тем лучше и надежнее выполнен сетевой фильтр.

Напряжение разряда конденсатора конденсатора емкостью С — это напряжение на нем, когда к нему подключили резистор сопротивлением R, а конденсатор был заряжен до напряжения U. После подключения резистора напряжение на конденсаторе Uc будет уменьшаться по следующему закону:

текст при наведении

в соответствие с чем и ток разряда будет уменьшаться по тому же закону:

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Уменьшение — ток — возбуждение

С уменьшением тока возбуждения уменьшается, как это видно из ( 19 — 12) и ( 19 — 14), тормозящий электромагнитный момент генератора; при некотором значении тока возбуждения этот момент оказывается меньше вращающего момента турбины и генератор выпадает из синхронизма. За счет избыточного вращающего момента ротор ускоряется. Магнитное поле статора, вращающееся в пространстве с синхронной частотой вращения, пересекает ротор и наводит в теле ротора, в демпферных обмотках и в обмотке возбуждения ( если она замкнута токи с частотой скольжения. [16]

С уменьшением тока возбуждения уменьшается тормозящий электромагнитный момент генератора [ выражения ( 1 — 34) и ( 1 — 35) ], при некотором значении тока возбуждения этот момент оказывается меньше вращающего момента турбины, и генератор выпадает из синхронизма. За счет избыточного вращающего момента ротор ускоряется. [18]

С уменьшением тока возбуждения ниже номинального компенсирующая способность двигателя снижается. [19]

С уменьшением тока возбуждения уменьшается, как это видно из выражений (20.12) и (20.14), тормозящий электромагнитный момент генератора; при некотором значении тока возбуждения этот момент оказывается меньше вращающего момента турбины и генератор выпадает из синхронизма. За счет избыточного вращающего момента ротор ускоряется. Магнитное поле статора, вращающееся в пространстве с синхронной частотой вращения, пересекает ротор и наводит в теле ротора, в демпферных обмотках и в обмотке возбуждения ( если она замкнута) токи с частотой скольжения. Эти токи создают тормозящий асинхронный момент, и генератор начинает выдавать активную мощность в сеть. [21]

С уменьшением тока возбуждения машины МП скольжение SQ уменьшается, следовательно, возрастает скорость идеального холостого хода. [22]

При уменьшении тока возбуждения до нуля измеряют остаточное напряжение генератора. [23]

При уменьшении тока возбуждения в 2 раза характеристика п f ( / я) не изменяется, однако на механической характеристике момент электропривода в режиме упора уменьшается в 2 раза. [24]

При уменьшении тока возбуждения скорость двигателя возрастает. [25]

При уменьшении тока возбуждения двигатель работает с индуктивным cos p, потребляя из сети не только активную, но и реактивную мо щность. При увеличении тока возбуждения двигатель работает с емкостным cgsq, потребляя из сети активную мощность и отдавая в сеть реактивную мощность. [26]

При уменьшении тока возбуждения в обратном порядке получается нисходящая ветвь 2 характеристики холостого хода. Как видно из рис. 18.3, одному и тому же значению тока возбуждения нисходящей ветви соответствует несколько большая ЭДС, чем ЭДС восходящей ветви, что происходит вследствие явления гистерезиса. [27]

При уменьшении тока возбуждения двигатель работает с индуктивным cos ф, потребляя из сети не только активную, но и реактивную мощность. При увеличении тока возбуждения двигатель работает с емкостным cos ф, потребляя из сети активную мощность и отдавая в сеть реактивную мощность. [28]

При уменьшении тока возбуждения уменьшится также и поток полюсов Ф т, что приведет к изменению тока в статоре / ( Ф я) как по величине, так и по фазе. [29]

При уменьшении тока возбуждения ДПТ процесс идет в обратном направлении, вследствие чего увеличивается момент и скорость вращения двигателя АД. [30]

Источник