وزارة التربية والعلوم الاتحاد الروسي
GOU VPO جنوب الأورال جامعة الدولة
فرع زلاتوست
محركات التيار المباشر
ZD-431.583.270102
أنجزه: شاريبوفا يو.ر.
المجموعة: ZD-431
فحص بواسطة: Rumyantsev.E.
1 المقدمة
2. الجهاز ومبدأ تشغيل محركات التيار المستمر
إذا حاولت قياس مقاومة دائرة المحرك باستخدام مقياس الأومتر ، فستجد أن النتيجة عالية بشكل غير عادي. قد تعتقد أن المحرك كان في موضعه حيث ربطت الفرشاة المبدلين على كل جانب. لكن دوران المحرك لم يظهر مقاومة أفضل. وذلك لأن مقاومة دائرة المحرك لا يمكن قياسها بدقة باستخدام مقياس الأومتر.
نظرًا لأن الاتصال بين الفرشاة والمبدل ليس صلبًا ، فإن الفجوة بين هذين المكونين هي مقاومة إضافية. جهد منخفضوالتيار المنخفض لمصدر الأومتر النموذجي. تأتي المقاومة الإضافية من طبقة الأكسيد المتكونة على سطح المفتاح والجزيئات السائبة في الفجوة ، كما هو موضح في الصورة أدناه. نظرًا لأنه لا يمكن استخدام مقياس الأومتر لقياس مقاومة دائرة حديد التسليح مباشرة ، يجب حساب المقاومة.
3. بدء تشغيل المحركات
4. البيانات الفنية للمحركات
5. كفاءة محركات التيار المستمر
6 خصائص محرك DC
6.1 بيانات الأداء
6.2 الخصائص الميكانيكية
7. قائمة الأدب المستخدم
1 المقدمة
سيارات كهربائيةالتيار المباشر تستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات.
قبل حساب مقاومة دائرة حديد التسليح ، يجب إعداد المحرك بحيث لا يمكن تدوير كل من المحرك وإطار المحرك. في حالة وجود محرك مُجهز بنسبة تروس عالية إلى حد ما ، فقد يتطلب ذلك ضبطًا قويًا إلى حد ما.
تأكد من بقاء الجهد مرتفعًا بدرجة كافية لتوفير ما لا يقل عن 10٪ من تيار لوحة اسم المحرك أو 25 أمبير ، أيهما أكبر. بدءًا من محرك "بارد" ، قم بقياس الجهد والتيار المطبقين خمس مرات على الأقل ، مع وجود المحرك في وضع زاوية مختلف في كل مرة.
يُفسر التوزيع الكبير لمحركات التيار المستمر الكهربائية بخصائصها القيمة: عزم الدوران العالي ، الكبح والحمل الزائد ، السرعة العالية نسبيًا ، وهو أمر مهم عند الرجوع للخلف والكبح ، وإمكانية التحكم في السرعة على نطاق واسع وسلس.
تُستخدم محركات التيار المستمر لمحركات الأقراص القابلة للتعديل ، على سبيل المثال ، لمحركات الآلات والآليات المختلفة. تصل قوة هذه المحركات الكهربائية إلى مئات الكيلوات. فيما يتعلق بأتمتة التحكم عمليات الانتاجتعمل الآليات على توسيع نطاق محركات التيار المستمر منخفضة الطاقة للاستخدام العام بطاقة من الوحدات إلى مئات الواط.
قم بإجراء كل اختبار بسرعة حتى لا يسخن المحرك ، لأن مقاومة اللف تتغير مع درجة الحرارة ، وهذه التغييرات تؤثر على دقة الاختبارات. نظرًا لأن السرعة = 0 مع تثبيت المرساة ، فإن الجهد العكسي لـ emf. = 0 ويمكن تبسيط المعادلة إلى.
يمكن إعادة كتابة هذا لحل مقاومة دائرة المحرك. استخدم هذه المعادلة مع قياسات التيار والجهد من كل اختبار من الاختبارات الخمسة ، ثم قارن نتائج المقاومة. حتى إذا لم تستخدم هذه الطريقة بنفسك أبدًا ، يمكنك الآن أن تشرح لعملائك سبب عدم تمكنهم من قياس مقاومة دائرة المحرك الصحيحة باستخدام مقياس الأومتر ثم اقتراح هذه الطريقة الأكثر موثوقية.
اعتمادًا على دائرة الطاقة ، يتم تقسيم ملفات الإثارة لآلة التيار المستمر إلى عدة أنواع (مع إثارة مستقلة ومتوازية ومتسلسلة ومختلطة).
الإنتاج السنوي لآلات التيار المستمر في الاتحاد الروسي أقل بكثير من إنتاج الآلات التيار المتناوببسبب التكلفة العالية لمحركات التيار المستمر.
ملحوظة. لا توفر مقاومة قضيب القضبان المقاسة مباشرة بين لوحين متقابلين للمفتاح " الصورة كاملة". عندما تبحث عن محرك متدرج ، سترى غالبًا إحصائيات متعلقة بعزم الدوران. معلومات عزم الدوران ليست الشيء الوحيد الذي ستنظر إليه عندما يتعلق الأمر باختيار محرك سيارتك ، ولكنها مهمة. عادة ، سوف تبحث في معلومات حول مقدار عزم الدوران الذي ينتجه إطار التحديد في ظل ظروف معينة.
قبل أن تبدأ التعلم أنواع مختلفةعزم الدوران ونسبة عزم الدوران وسرعة محرك السائر ، من المهم أن نفهم بالضبط ما هو عزم الدوران. ببساطة ، عزم الدوران هو قوة دورانية ؛ أي أنها القوة المستخدمة لتغيير الأشياء.
في البداية ، تم إنشاء آلات التيار المباشر. في المستقبل ، تم استبدالها إلى حد كبير بآلات التيار المتردد. نظرًا لإمكانية التحكم في سرعة الدوران السلس والاقتصادي ، تحتفظ محركات التيار المستمر بدورها المهيمن في النقل ، لقيادة الآلات المعدنية ، في الرافعات وآليات الرفع والنقل. في أنظمة الأتمتة ، تُستخدم آلات التيار المستمر على نطاق واسع كمحركات تنفيذية ، ومحركات لقيادة آليات شريط التسجيل الذاتي ، ومولدات التاكوجين ومضخمات الآلات الكهربائية.
يعتمد عزم الدوران على نوع السائق والجهد. يجب أن يوفر نفس المحرك مع نفس المحرك ونفس الجهد ونفس التيار نفس الأداء. عقد عزم الدوران الناتج عن المحرك عندما يكون قد تصنيف التيار المتدفق عبر اللفات ولكن المحرك في حالة راحة. تأخر عزم الدوران الناتج عن المحرك عندما لا يكون موجودًا. لا يتدفق التيار عبر اللفات. يوضح منحنى عزم الدوران الحد الأقصى لعزم الدوران عند السرعات المعينة التي يمكن أن يبدأ عندها المحرك أو يتوقف أو ينعكس بالتزامن مع نبضات الإدخال.
2. الجهاز ومبدأ تشغيل محركات التيار المستمر
يظهر جهاز آلات التيار المستمر (المولدات والمحركات) بشكل مبسط في الشكل 1. يتم توصيل الأعمدة الرئيسية 2 و 4 الإضافية بالعلبة الفولاذية 1 للجزء الثابت للماكينة. يقع ملف الإثارة 3 على الأعمدة الرئيسية ، ويتم وضع لف الأعمدة الإضافية 5 على الأعمدة الإضافية ، ويخلق ملف الإثارة تدفقًا مغناطيسيًا F للماكينة.
لا يمكن تشغيل المحرك أسرع من هذا المنحنى. كما أنه لا يمكنه الإلغاء أو التوقف على الفور بأي دقة عند نقطة خارج هذا المنحنى. لأي قيمة تحميل في هذه المنطقة ، يمكن للمحرك أن يبدأ أو يتوقف أو ينعكس "على الفور" بقيمة السرعة المناسبة. يُظهر منحنى عزم السحب الحد الأقصى لعزم الدوران بسرعات معينة يمكن للمحرك توليدها أثناء التشغيل المتزامن.
إذا كان المحرك يعمل خارج هذا المنحنى ، فسيتوقف. حرك المنطقة بين خطوط السحب والسحب حيث يجب زيادة سرعة المحرك للحفاظ على التزامن. يتناسب العزم مع تيار اللف وعدد لفات السلك. لزيادة عزم الدوران بنسبة 20٪ ، قم بزيادة التيار بحوالي 20٪. لتقليل عزم الدوران بنسبة 50٪ ، قم بتقليل التيار بنسبة 50٪. نظرًا للتشبع المغناطيسي ، لا توجد فائدة من زيادة التيار إلى أكثر من ضعف التيار المقدر ويمكن أن يؤدي ذلك إلى تلف المحرك.
رسم بياني 1
دائرة مغناطيسية أسطوانية 6 مثبتة على عمود المحرك 10 ، في الأخاديد التي يوجد بها ملف المحرك 7. ترتبط أجزاء ملف المحرك بالمجمع 9. يتم ضغط الفرش الثابتة 8 ضدها بواسطة الينابيع. المجمع يتكون المثبت على عمود المحرك من عدد من الألواح النحاسية. بمساعدة المجمع والفرش ، يتم توصيل ملف المحرك بالخارج دائرة كهربائية. في المحركات ، تعمل أيضًا على تحويل تيار الدائرة الخارجية ، وهو ثابت في الاتجاه ، إلى تيار يتغير في الاتجاه في موصلات ملف المحرك.
يقلل الحث من عزم الدوران السريع المفعول للمحرك السائر. الحث هو السبب في أن جميع المحركات تفقد عزم الدوران في النهاية لأكثر من سرعات عالية. كل لف لمحرك متدرج له قيمة محددة من المحاثة والمقاومة.
البيانات الفنية للمحركات
"ثابت الوقت الكهربائي" هو مقدار الوقت الذي يستغرقه ملف المحرك للشحن حتى 63٪ من قيمته المقدرة. إذا تم تصنيف محرك السائر عند 1 أمبير ، فسيكون للملف قيمة 63 أمبير بعد ثباته مرة واحدة ، مما يمنح المحرك حوالي 63٪ من عزم الدوران المقدر. بعد ثابتين زمنيتين ، سيزداد التيار إلى 86 أمبير ، مما يعطي المحرك حوالي 86٪ من عزم الدوران المقدر.
تقلل الأعمدة الإضافية ذات الملف الموجود عليها الشرر بين الفرشاة ومبدل الآلة. يتم توصيل لف الأعمدة الإضافية في سلسلة مع ملف المحرك وما إلى ذلك المخططات الكهربائيةفي كثير من الأحيان لا تظهر.
لتقليل فقد الطاقة ، فإن قلب المحرك المغناطيسي مصنوع من صفائح فولاذية منفصلة. كل اللفات مصنوعة من سلك معزول. بالإضافة إلى المحركات ذات القطبين الرئيسيين ، توجد آلات للتيار المستمر بأربعة أعمدة رئيسية أو أكثر. في هذه الحالة ، يزيد عدد الأعمدة ومجموعات الفرش الإضافية وفقًا لذلك.
في السرعات المنخفضة ، لا يمثل الحث العالي مشكلة. يمكن للتيار أن يتدفق بسهولة إلى لفات المحرك بسرعة كافية لكي يكون للمحرك السائر عزم الدوران المقدر. ومع ذلك ، عند السرعات العالية ، لا يمكن للتيار الكافي أن يدخل الملف بسرعة كافية قبل أن ينتقل التيار إلى المرحلة التالية ، مما يقلل من عزم دوران المحرك. يمكن أن تؤدي زيادة جهد السائق إلى مكافحة هذا الفقد في عزم الدوران عند السرعات العالية من خلال التسبب في زيادة التيار في لفات المحرك.
وبالتالي ، فإن التيار وعدد لفات الملفات في اللفات يحددان أقصى عزم خرج للمحرك ، بينما يؤثر الجهد المطبق على المحرك ومحاثة اللفات على المعدل الذي يمكن عنده توليد مقدار معين من عزم الدوران .
إذا كان المحرك في وضع التشغيل الجهد المستمر، ثم في التفاعل حقل مغناطيسي، التي تم إنشاؤها بواسطة ملف الإثارة ، والتيار في موصلات المحرك ، يحدث عزم دوران ، يعمل على المحرك:
(1)
حيث K M معامل يعتمد على معايير تصميم الآلة ؛ Ф - التدفق المغناطيسي لقطب واحد ؛ أنا - المحرك الحالي.
إذا تجاوز عزم المحرك عند n = 0 عزم الكبح الذي تم تحميل المحرك به ، فسيبدأ المحرك في الدوران. مع زيادة سرعة الدوران n ، يزداد EMF المستحث في المحرك. هذا يؤدي إلى انخفاض في تيار المحرك:
(3)
أين ص هي مقاومة المحرك.
نتيجة الانخفاض في التيار I I هو انخفاض في عزم دوران المحرك. عندما يكون المحرك وعزم دوران الحمل متساويين ، تتوقف سرعة الدوران عن التغيير.
يعتمد اتجاه عزم دوران المحرك وبالتالي اتجاه دوران المحرك على اتجاه التدفق المغناطيسي والتيار في موصلات ملف المحرك. لتغيير اتجاه دوران المحرك ، من الضروري تغيير اتجاه تيار المحرك أو تيار المجال.
3. بدء تشغيل المحركات
من الصيغة (3) يتبع ذلك في اللحظة الأولى بعد تشغيل المحرك في شبكة الجهد المستمر ، أي متى و ،
نظرًا لأن المقاومة r I صغيرة ، يمكن أن يكون تيار المحرك أعلى بمقدار 10 ... 30 مرة من التيار المقدر للمحرك ، وهو أمر غير مقبول ، لأنه سيؤدي إلى شرارة قوية وتدمير للمجمع. بالإضافة إلى ذلك ، في مثل هذا التيار ، يحدث عزم دوران كبير بشكل غير مقبول ، ومع الانطلاق المتكرر ، يكون ارتفاع درجة حرارة ملف المحرك ممكنًا.
لتقليل تيار البدء في دائرة المحرك ، يتم تضمين مقاومة بدء ، تنخفض مقاومته إلى الصفر مع زيادة سرعة المحرك. إذا كان بدء تشغيل المحرك آليًا ، فإن مقاوم بدء التشغيل يتكون من عدة مراحل ، والتي يتم إيقاف تشغيلها بالتسلسل مع زيادة السرعة.
تيار بدء المحرك
مع تسارع المحرك ، يزيد EMF في لف المحرك ، وعلى النحو التالي من الصيغة (3) ، يؤدي هذا إلى انخفاض في تيار المحرك I I. لذلك ، مع زيادة سرعة المحرك ، تقل المقاومة في دائرة المحرك. بحيث مع صغير نسبيا بدءا الحاليكبر ابتداء من عزم الدوران، يبدأ المحرك بأعلى تدفق مغناطيسي. لذلك ، يجب أن يكون تيار الإثارة عند بدء التشغيل هو الحد الأقصى المسموح به ، أي اسمى، صورى شكلى، بالاسم فقط.
4. البيانات الفنية للمحركات
يشار إلى البيانات الفنية التالية في جواز سفر المحرك والأدب المرجعي لمحركات التيار المستمر: الفولت المقنن U و ، الطاقة P n ، سرعة الدوران n n ، التيار I n ، الكفاءة.
تحت U n الاسمي ، فهم الجهد الذي تم تصميم ملف المحرك والمجمع من أجله ، وكذلك في معظم الحالات لف المجال المتوازي. مع الأخذ في الاعتبار الجهد المقنن ، يتم اختيار مواد العزل الكهربائية للمحرك.
التصنيف الحالي أنا ن - الحد الأقصى التيار المسموح به(مستهلك من الشبكة) ، حيث يتم تسخين المحرك إلى أعلى مستوى درجة الحرارة المسموح بها، العمل في الوضع (طويل المدى ، متقطع ، قصير المدى) الذي صمم من أجله:
حيث أنا yan - تيار المحرك عند الحمل المقنن ؛ أنا ext - الإثارة المتعرجة الحالية في الفولطية المقدرة.
وتجدر الإشارة إلى أن تيار الإثارة I vn motor الإثارة الموازيةصغيرة نسبيًا ، لذلك ، عند الحمل المقنن ، فإنها عادة ما تأخذ
القدرة المقدرة R n هي القدرة التي يولدها المحرك على العمود عند التشغيل بحمل مقدر (عزم الدوران) وبسرعة مقدرة n n.
تتوافق سرعة الدوران n n ، والكفاءة مع تشغيل المحرك بالتيار I n ، والجهد U n بدون مقاومات إضافية في دوائر المحرك.
في الحالة العامةترتبط قوة العمود P 2 والعزم M وسرعة الدوران n من خلال:
الطاقة التي يستهلكها المحرك من الشبكة P 1 ، القيم P 2 ، الكفاءة ، U ، I مرتبطة بالعلاقات:
من الواضح أن هذه العلاقات صالحة ل الوضع الاسميتشغيل المحرك.
5. كفاءة محركات التيار المستمر
الكفاءة هي أهم مؤشر لمحركات التيار المستمر. كلما زاد حجمها ، قلت الطاقة P والتيار الذي يستهلكه المحرك من الشبكة بنفس القوة الميكانيكية. في نظرة عامةالتبعية هي:
(9)
حيث - الخسائر في لف المحرك ؛ - خسائر في ملف الإثارة ؛ - الخسائر في الدائرة المغناطيسية في المحرك ؛ - الخسائر الميكانيكية.
لا تعتمد خسائر الطاقة ، ويعتمد القليل على حمل المحرك.
يتم حساب المحركات بطريقة تكون فيها قيمة الكفاءة القصوى في منطقة قريبة من القدرة المقدرة. يعد تشغيل المحركات بأحمال منخفضة أمرًا غير مرغوب فيه نظرًا لقيم r i الصغيرة. قيم كفاءة المحركات مع طرق مختلفةتختلف الإثارة والقوة من 1 إلى 100 كيلو واط عند الحمل المقنن ومتوسط 0.8.
6. خصائص محركات التيار المستمر
6.1 الخصائص التشغيلية
يطلق على العمال الضبط والسرعة العالية وعزم الدوران والكفاءة. صفات.
خاصية التحكم
تمثل خاصية التحكم اعتماد سرعة الدوران P على تيار الإثارة Ib إذا ظل تيار المحرك Ia والجهد الكهربائي للشبكة U بدون تغيير ، أي n = f (Iv) عند Ia = const و U = const.
طالما أن فولاذ المحرك المغناطيسي للآلة غير مشبع ، يتغير التدفق Ф بما يتناسب مع تيار الإثارة IV. في هذه الحالة ، تكون خاصية التحكم زائدية. مع التشبع في التيارات العالية IV ، تقترب الخاصية الخطية (الشكل 2). عند القيم المنخفضة للتيار IV ، تزداد سرعة الدوران بشكل حاد. لذلك ، عندما تنكسر دائرة الإثارة للمحرك (IV \ u003d 0) مع الإثارة الموازية ، تصل سرعة دورانها إلى حدود غير مقبولة ، كما يقولون: "المحرك يعمل بشكل جامح". قد يكون الاستثناء هو المحركات الدقيقة ، التي لها عزم كبير نسبيًا M0 حركة الخمول.
أرز. 2. ضبط خصائص المحرك
في سلسلة محركات الإثارة ، IV \ u003d Ia. في الأحمال المنخفضة ، يكون تيار المحرك Ia صغيرًا ويمكن أن تكون سرعة الدوران عالية جدًا ، لذا فإن البدء والتشغيل بأحمال منخفضة غير مقبول. المحركات الدقيقة كذلك. في الحالة السابقة ، قد تشكل استثناء.
خصائص السرعة.
تعطي خصائص السرعة اعتماد سرعة الدوران n على الطاقة المفيدة P2 على عمود المحرك إذا ظل الجهد U للشبكة والمقاومة rv لمقاوم التحكم في دائرة الإثارة دون تغيير ، أي n = f (P2) ، مع U = const و rв = const.
أرز. 3. خصائص السرعة
مع زيادة تيار المحرك مع زيادة الحمل الميكانيكي لمحرك التحويل ، يزداد انخفاض الجهد في عضو الإنتاج في نفس الوقت ويحدث تفاعل المحرك ، والذي يعمل عادةً بطريقة إزالة المغناطيسية. السبب الأول يسعى إلى تقليل سرعة دوران المحرك ، والثاني - لزيادة. عادة ما يكون لتأثير انخفاض الجهد في المحرك تأثير أكبر. لذلك ، فإن خاصية السرعة المميزة لمحرك الإثارة الموازية لها طابع هبوط طفيف (المنحنى 1 ، الشكل 3).
في محرك الإثارة المتسلسل ، تيار المحرك هو تيار الإثارة. نتيجة لذلك ، فإن خاصية السرعة التي يتميز بها المحرك ذو الإثارة المتتابعة لها طابع قريب من الزائدية. مع زيادة الحمل مع تشبع الدائرة المغناطيسية ، تصبح الخاصية أكثر وضوحًا (المنحنى 3 في الشكل 3).
في المحرك المركب ، عندما يتم تشغيل اللفات بشكل متناسق ، تحتل خاصية السرعة موقعًا وسيطًا بين خصائص محرك الإثارة المتوازي والمتسلسل (المنحنى 2).
خصائص اللحظة.
توضح خصائص عزم الدوران كيف تتغير اللحظة M مع التغيير في الطاقة المفيدة P2 على عمود المحرك ، إذا ظل الجهد U للشبكة ومقاومة rv لمقاوم التحكم في دائرة الإثارة دون تغيير ، أي M = f (P2 ) ، مع U = const ، rv = const.
لحظة مفيدة على عمود المحرك
إذا لم تتغير سرعة دوران محرك الإثارة الموازية مع الحمل ، فإن اعتماد اللحظة Mmex على صافي القدرة سيمثل بيانياً خطًا مستقيمًا يمر عبر الأصل. في الواقع ، تقل سرعة الدوران مع زيادة الحمل. لذلك ، فإن خاصية اللحظة المفيدة تنحني إلى حد ما (المنحنى 2 ، الشكل 4). في هذه الحالة ، يمر منحنى العزم الكهرومغناطيسي M فوق منحنى اللحظة المفيدة Mmex بقيمة ثابتة تساوي لحظة الخمول M0 (المنحنى 1).
أرز. 4. خصائص اللحظة
في محرك الإثارة المتسلسل ، يقترب نوع خاصية عزم الدوران من القطع المكافئ ، حيث يحدث التغيير في عزم الدوران من تيار الحمل ، وفقًا لقانون القطع المكافئ ، حتى يتشبع الفولاذ. مع التشبع ، يصبح الاعتماد أكثر وضوحًا (منحنى 4). في المحرك المركب ، تشغل خاصية عزم الدوران (المنحنى 3) موقعًا وسيطًا بين خصائص محرك الإثارة الموازي والمتسلسل.
خصائص التغيير في الكفاءة.
منحنى اعتماد الكفاءة على الحمل سمة شكلية لجميع المحركات (الشكل 5). يمر المنحنى من خلال الأصل وينمو بسرعة مع زيادة الطاقة المفيدة إلى 1/4 من القوة الاسمية. عند قوة P2 تساوي حوالي 2/3 من الطاقة المقدرة ، تصل الكفاءة عادةً إلى قيمتها القصوى. عندما يزيد الحمل إلى الكفاءة الاسمية ، فإنه يظل ثابتًا أو ينخفض قليلاً.
أرز. 5. تغيير في كفاءة المحرك
6.2 الخصائص الميكانيكية
أهم ما يميزهالمحرك ميكانيكي n (M). يوضح كيف تعتمد سرعة المحرك على عزم الدوران المتطور. إذا كانت لفات المحرك متصلة الفولتية المقدرةولا توجد مقاومات إضافية في دوائره ، فالمحرك له خاصية ميكانيكية تسمى الطبيعي. في الخاصية الطبيعية توجد نقطة مقابلة للبيانات الاسمية للمحرك (M n ، P i ، إلخ). إذا كان الجهد على ملف المحرك أقل من الاسمي ، أو أنا في< I вн, то двигатель будет иметь различные искусственные механические характеристики. На этих характеристиках двигатель работает при пуске, торможении, реверсе и регулировании частоты вращения.
تعبير التحويل (3) فيما يتعلق بتردد الدوران ، نحصل على معادلة الخاصية الكهروميكانيكية n (I i):
(7)
بعد استبدال التيار I i في المعادلة (7) وفقًا للصيغة (1) ، نحصل على معادلة الخاصية الميكانيكية n (M):
(8)
عندما تكون Ф = const ، فإن الخصائص الكهروميكانيكية n (I I) وخصائص n (M) الميكانيكية لمحرك الإثارة الموازية هي خطوط مستقيمة. نظرًا لأن التدفق المغناطيسي يتغير قليلاً بسبب تفاعل المحرك ، فإن الخصائص تختلف في الواقع إلى حد ما عن الخطوط المستقيمة.
عند التباطؤ (M = 0) ، يكون للمحرك سرعة خمول يحددها المصطلح الأول من المعادلة (8). مع زيادة الحمل ، ينخفض n. على النحو التالي من المعادلة (8) ، يرجع ذلك إلى وجود مقاومة المحرك r i.
نظرًا لأن r i ليست كبيرة ، فإن سرعة المحرك تتغير قليلاً مع زيادة عزم الدوران ، وللمحرك خاصية ميكانيكية طبيعية صلبة (الشكل 6 ، الخاصية 1).
من المعادلة (8) يتبع ذلك أن هناك ثلاث طرق للتحكم في سرعة الدوران لحمل ثابت معين (M = const):
أ) تغيير في مقاومة دائرة المحرك ؛
ب) التغيير في التدفق المغناطيسي للمحرك ؛
ج) تغير الجهد في أطراف المحرك.
أرز. 6 الخصائص الميكانيكية
للتحكم في سرعة الدوران بالطريقة الأولى في دائرة المحرك. يجب تضمين المقاومة الإضافية r d ، ثم يجب استبدال المقاومة في المعادلة (8) بـ r i + r d.
على النحو التالي من المعادلة (8) ، ترتبط سرعة الدوران n بمقاومة دائرة المحرك r i + r d عند حمل ثابت (M = const) بعلاقة خطية ، أي كلما زادت المقاومة ، تقل السرعة. تتوافق المقاومات المختلفة r d مع العديد من الخصائص الميكانيكية الاصطناعية ، أحدها موضح في الشكل 2 (الخاصية 2). باستخدام الخاصية 2 ، مع عزم معين M1 ، يمكنك الحصول على السرعة n2.
يتم تغيير السرعة بالطريقة الثانية باستخدام مصدر جهد قابل للتعديل UD2. من خلال تغيير جهده باستخدام المنظم R2 ، من الممكن تغيير تيار الإثارة I V وبالتالي التدفق المغناطيسي للمحرك. كما يتضح من المعادلة (8) ، عند الحمل الثابت (M = const) ، يكون تردد الدوران في اعتماد معقد على التدفق المغناطيسي Ф. يوضح تحليل المعادلة (8) أنه في نطاق معين من التدفق المغناطيسي Ф ، يؤدي انخفاض هذا الأخير إلى زيادة وتيرة الدوران. هذا هو نطاق تغيير التدفق المستخدم في التحكم في السرعة.
كل قيمة من التدفق المغناطيسي تتوافق مع قيمة اصطناعية خاصية ميكانيكيةمحرك واحد يظهر في الشكل 2 (خاصية 4). بمساعدة الخاصية 4 في الوقت الحالي M1 ، يمكنك الحصول على السرعة n4.
من أجل تنظيم سرعة الدوران عن طريق تغيير الجهد في أطراف المحرك ، من الضروري أن يكون لديك مصدر جهد منظم قوي نسبيًا. تتوافق كل قيمة جهد مع خاصية ميكانيكية اصطناعية للمحرك ، تظهر إحداها في الصورة 2(خاصية 3). باستخدام الخاصية 3 ، مع عزم معين M1 ، يمكنك الحصول على السرعة n3.
فهرس
1. كاتسمان م. سيارات كهربائية. -M: العالي. المدرسة ، 1993.
2. Kopylov I.P. سيارات كهربائية. -M: Energoatomizdat ، 1986
يمكن أن تحتوي محركات التيار المستمر على إثارة مستقلة أو متوازية أو متسلسلة أو مختلطة (الشكل 6.1).
أرز. 6.1 دوائر محرك DC مستقلة ( أ),
موازي ( ب) متسلسلة ( الخامس) ومختلطة ( جي) الإثارة
(الجزء العلوي من المخطط "ج" ينتمي إلى المخطط "أ")
في محرك الإثارة الموازي ، يتم توصيل ملف المجال بالتوازي مع أطراف المحرك. لكن التيار المتدفق عبر هذا الملف ، على عكس تيار المحرك ، لا يعتمد على الحمل ويتم تحديده بالجهد المطبق على المحرك والمقاومة الكلية لدائرة الإثارة. لهذا السبب ، يُطلق على المحرك المتحمس أيضًا اسم محرك متحمس مستقل.
عزم الدوران ممحرك DC و EMF الخاص به هيتم تحديدها من خلال الصيغ
م= إلى F. أناأنا؛ ه= kФω ،
حيث k هو معامل تصميم المحرك ؛
Ф - التدفق المغناطيسي ، Wb ؛
أناط - تيار المحرك ، أ.
ω هي السرعة الزاوية ، راديان / ث.
المعادلات الكهروميكانيكية ω = ƒ ( أناط) والميكانيكية ω = ƒ ( م) من الخصائص لها الشكل
ω = يو/ (kF) - ( صأنا + صع) / (ك و) أناأنا؛
ω = يو/ (kF) - ( صأنا + صع) / (إلى 2 F 2) م.
السرعة الزاوية للخمول المثالي (عند أناأنا = 0 أو م = 0)
ω 0 = يو/ (kF).
على التين. يعرض الشكل 6.2 الخصائص الميكانيكية لمحرك DC مع الإثارة المستقلة (DPT NV) في جميع أوضاع التشغيل. النقاط المميزة للخصائص في وضع المحرك هي: نقطة الخمول المثالي (ω 0 ، م= 0) ؛ نقطة الوضع الاسمية (ω n ، من)؛ نقطة دائرة مقصورة (ω = 0, م = مل).
يتم تحديد صلابة الخاصية الميكانيكية من خلال تدفق الإثارة ومقاومة دائرة المرساة:
β = د م/ دω = - إلى 2 2 / ( صأنا + صع) = - مإلى / ω.
أرز. 6.2 الخصائص الميكانيكية المدمجة لمحرك DC مع الإثارة المستقلة
تتوافق أعلى قيمة لمعامل الصلابة مع الخاصية الميكانيكية الطبيعية ، نظرًا لأن تيار الإثارة يساوي التيار المقنن ومقاومة التحكم صع \ u003d 0. مع زيادة مقاومة مقاومة متغيرة ص p يزداد ميل الخاصية الميكانيكية ، وتقل السرعة الزاوية. لقيمة مقاومة معينة صع وعزم الدوران المقنن من السرعة الزاوية للمحرك
ω n.r = ω 0 (1 - أنان ( صأنا + صص) / يون.
لحساب الخصائص الميكانيكية ، من الضروري معرفة مقاومة المحرك للمحرك صأنا المحدد في الدلائل. في حالة عدم وجود بيانات المصنع ، القيمة صأجد ما يقرب من الصيغة
صأنا \ u003d 0.5 (1 - ŋ ن) ( يون/ أنان).
نظرًا لأن الخصائص الميكانيكية لـ DPT NV واضحة ومباشرة ، يكفي وجود نقطتين لرسمهما:
1) ω = ω 0 و م = 0,
2) ω = ω n (أو ω = ω n.r) و م = من.
بالنسبة لـ DPT NV ، يمكن استخدام الأنماط الثلاثة التالية للفرملة الكهربائية.
1. التجدد الكبح، والذي يحدث عندما تكون سرعة المحرك أعلى من سرعة التباطؤ المثالية. إنها الأكثر اقتصادا ، حيث يتم نقل طاقة الكبح إلى الشبكة الكهربائية. الخصائص الميكانيكية في هذا الوضع هي استمرار للخصائص المقابلة لوضع المحرك في الربع الثاني. لا تتغير دائرة المحرك أثناء الكبح المتجدد.
2. الكبح الديناميكي. المحرك المحرك مفصول عن الشبكة ومختصر للمقاومة. في هذه الحالة ، يتم تحويل الطاقة الميكانيكية للأجزاء المتحركة (الآلية وحديد المحرك) إلى طاقة كهربائية تُفقد على شكل طاقة حرارية في مقاومة دائرة المرساة. تمر الخصائص الميكانيكية في وضع الكبح هذا عبر الأصل (في الشكل 6.2 - خطوط ذات ثلاث درجات).
3. الكبح العكسيتتم بطريقتين:
1) إدخال مقاومة عالية في دائرة حديد التسليح.في هذه الحالة ، يصبح عزم دوران المحرك أقل من عزم الحمل الساكن. ممع. المحرك يتوقف (عند النقطة أ) ، ثم تحت تأثير عزم الدوران ميبدأ c في الدوران في الاتجاه الآخر ، مما يؤدي إلى تطوير عزم دوران للفرامل ؛ عند النقطة B ، تحدث الحالة المستقرة. الخصائص الميكانيكية هي استمرار للخصائص المقابلة لوضع المحرك (في الشكل 6.2 - خطوط بأربعة خطوط رقيق) ؛
2) الكبح عن طريق تبديل قطبية لف المحرك على طول الطريق. المحرك يعمل عند النقطة 1 ، بعد التبديل سيتحول إلى الخاصية المتغيرة عند النقطة 2. على طول الخط 2–3 يحدث تباطؤ (خط مع خمس ذرات). في هذه النقطة 3 يتوقف المحرك ويجب فصله عن التيار الكهربائي لتجنب التحول إلى وضع القيادة مع الدوران العكسي.
في محرك DC مع سلسلة من الإثارةدي نيمتيار المحرك هو أيضًا تيار الإثارة. يزداد التدفق المغناطيسي للإثارة مع زيادة الحمل ، ونتيجة لذلك تنخفض السرعة الزاوية وفقًا للمعادلة (6.1) وتكون الخاصية الميكانيكية للمحرك ناعمة (الشكل 6.3). بفضل هذا ، يتغلب NV DPT على الأحمال الزائدة بسهولة ويسر نسبيًا ولديه عزم دوران مرتفع. تسمح خصائص المحرك هذه باستخدامه على نطاق واسع في قيادة آليات النقل. يتم تخفيف الخصائص الميكانيكية للمحرك بشكل كبير عند إدخال مقاومة متغيرة في دائرة المحرك (الشكل 6.3 ، خطوط ذات درجة واحدة).
أرز. 6.3 الخصائص الميكانيكية لمحرك DC
مع الإثارة المتسلسلة
في DPT PV ، من المستحيل تنفيذ وضع الكبح المتجدد ، حيث لا توجد سرعة خمول مثالية فيه.
الكبح الديناميكي يمكن تنفيذها وفقًا للمخطط بإثارة ذاتية وإثارة مستقلة. في الحالة الأولى ، يتم فصل المحرك ولف الإثارة عن الشبكة وإغلاقهما في مقاومة متغيرة. ل تجنب تفريغ الآلة، من الضروري تبديل ملف الإثارة (أو المحرك) بحيث لا يتغير اتجاه التيار في ملف الإثارة. في هذه الحالة ، يكون الجهاز متحمسًا ذاتيًا عند مقاومة معينة لدائرة المحرك فقط عند قيمة معينة للسرعة الزاوية ؛ متحمس ، يخلق لحظة فرملة. الخصائص الميكانيكية غير خطية (في الشكل 6.3 - منحنيات بأربع شقوق).
تشبه الخصائص الميكانيكية للمحرك في وضع الكبح الديناميكي مع الإثارة المستقلة الخصائص المقابلة للمحرك مع الإثارة المستقلة (في الشكل 6.3 - خطوط ذات شقين). لقد وجدت طريقة الكبح هذه تطبيقًا واسعًا ، ونادرًا ما يتم استخدام الطريقة الأولى ، بشكل أساسي كحالة طارئة ، على سبيل المثال ، عند فشل جهد التيار الكهربائي.
يتم الكبح بالمقاومة ، كما هو الحال في DPT NV ، بطريقتين:
1) التضمين في دائرة حديد التسليح ذات المقاومة العالية ؛
2) عن طريق تغيير قطبية لفائف المحرك ، مع ترك اتجاه التيار في ملف الإثارة دون تغيير.
مع الطريقة الأولى ، ستكون الخاصية الميكانيكية استمرارًا للخاصية المقابلة لوضع المحرك (في الشكل 6.3 - خط بثلاث شقوق). في الطريقة الثانية ، يتم الكبح على طول الخط 1 –2–3 .
التحكم في سرعة المحركات الكهربائية ذات التيار المباشر.يمكن ضبط سرعة DPT NV:
1) عن طريق تغيير المقاومة في دائرة المحرك ؛
2) التغيير في تدفق الإثارة.
3) عن طريق تغيير الجهد الموفر إلى المحرك.
أنظمة حسب الطريقة الأولىله عيوب كبيرة:
- تقل صلابة الخصائص الميكانيكية مع انخفاض السرعة الزاوية ، وتزداد خسائر الطاقة في الدائرة الرئيسية ؛
- نطاق التحكم محدود ، خاصة في الأحمال المنخفضة ؛
- نعومة صغيرة ودقة التنظيم.
لهذه الأسباب ، نادرًا ما يتم استخدام هذا النوع من التنظيم في محرك أقراص DC.
بواسطة الطريقة الثانيةمن الممكن تنظيم التدفق المغناطيسي فقط في اتجاه الانخفاض (لأنه في الوضع الاسمي تكون الدائرة المغناطيسية للمحرك مشبعة) ، وهو ما يتوافق مع زيادة السرعة فوق السرعة الاسمية. لا يتجاوز نطاق التحكم في السرعة المحتمل 2 لمحرك قياسي. الحد الأقصى للسرعة محدود بالقوة الميكانيكية لعناصر المحرك - ضمادات لف حديد التسليح ، جامع.
الطريقة الرئيسية للتحكم في سرعة DPT NV هي طريقة تعتمد على تغيير الجهد المقدم إلى المحرك ، والتي يتم تنفيذها باستخدام محول خاص قابل للتعديل. تستخدم محولات الثايرستور بشكل أساسي كمصادر طاقة فردية. صلابة الخصائص الميكانيكية للمحرك وفقًا لنظام "المحول - DCT NV" ثابتة تقريبًا. الخصائص الميكانيكية هي عائلة من الخطوط المستقيمة المتوازية مع بعضها البعض. نطاق وسلاسة ودقة التنظيم أعلى هنا من طرق التنظيم الأخرى. لهذا هذا النظاميستخدم محرك الأقراص للآليات التي تتطلب تحكمًا عميقًا وسلسًا في السرعة.
حساب المقاومات الإضافية في دائرة المحرك DPT NV.إذا كانت الخاصية الطبيعية الكهروميكانيكية أو الميكانيكية معروفة 1 المحرك (الشكل 6.4) وبيانات جواز السفر الخاص به ، ثم حساب المقاومة صد ، عند تضمينها في دائرة حديد التسليح ، الخاصية الاصطناعية المطلوبة 2 سوف يمر بالنقطة أ بإحداثيات معينة ω و ، أناو أو و M و ، يمكن إجراؤها بالطرق التالية الأكثر شيوعًا.
أرز. 6.4. خصائص DPT HB لحساب القيمة
مقاومات التحكم
طريقة النسب. دعونا نكتب نسبة انخفاض السرعة عند التيار أناو / أو لحظة موعلى الخصائص الطبيعية والاصطناعية المرغوبة والخصائص:
Δω ه / Δω ش = أناو صأنا / ( أناو ( صأنا + صهـ)) = صأنا / ( صأنا + صه).
ثم القيمة المطلوبة
صد = صأنا (Δω و / Δω هـ - 1).
طريقة القطعةلا يتطلب معرفة قيمة المقاومة الداخلية للمحرك ص i (علاوة على ذلك ، يمكن تحديد قيمتها من خلال خاصية طبيعية معروفة).
دعنا نكتب تعبيرًا عن سرعة المحرك على خاصية اصطناعية معينة (انظر الشكل 6.4) عند التصنيف الحالي أنان ، لحظة م n ، التدفق المغناطيسي F n والجهد يون:
ω و = يون / (kF n) (1 - أنان ص/ يون)،
أين يو n / (kF n) \ u003d ω 0.
ω و = 0 (1 - ص / صن).
هنا صن = يون/ أنان - ما يسمى بالمقاومة الاسمية ، وهي القيمة الأساسية في الحسابات ، أوم.
نسبة
ص / يو n \ u003d (ω 0 - ω و) / ω 0 \ u003d δ
يعكس خاصية مهمة لـ NV DPT: فرق السرعة النسبي δ \ u003d Δω / ω 0 يساوي المقاومة النشطة النسبية لدائرة المحرك ص / صن.
دعونا نحدد في الشكل. 6.4 نقاط مميزة أ, ب,مع, دولاحظ أن ω 0 - و = Δω = بارِع, ω 0 = إعلان.ثم ص = صن Δω / ω 0 = صن بارِع/إعلان; صد = صن بمع/إعلان; صأنا = صن أب /إعلان.
وهكذا ، لتجد صد يجب عليك أولاً تحديد طول المقاطع وفقًا للخصائص بمعو إعلانفي التصنيف الحاليأو عزم الدوران وحساب المقاومة الاسمية صن = يون/ أنان.
يمكن أيضًا إجراء حساب المقاومات الإضافية باستخدام الصيغ التالية لتيار معين مسموح به أناإضافية ، والتي تحددها قيمة اللحظة المسموح بها مشروط إضافية للانطلاق والرجوع والفرملة.
مقاومة المقاوم ص d1 في البداية ( ه = 0)
ص q1 = ( يو / أنايضيف) - صأنا.
مقاومة المقاوم R d2 أثناء الكبح الديناميكي
ص q2 = ( ه / أنايضيف) - صأنا ≈ ( يو / أنايضيف) - صأنا).
مقاومة المقاوم ص d3 عند الرجوع للخلف أو الكبح عن طريق منع التبديل
ص d3 = (( يو + ه) / أنايضيف) - صأنا ≈ (2 يو / أنايضيف) - صأنا.
مثال . يحتوي نوع DPT NV PBST-53 على بيانات جواز السفر التالية: صن = 4.8 كيلو واط ؛ نن = 1500 دورة في الدقيقة ؛ يون = 220 فولت ؛ أنان = 24.2 أ ؛ صأنا = 0.38 أوم ؛ أنا v.n = 0.8 A. مطلوب تحديد:
1) مقاومة المقاوم ، التي سيضمن إدراجها في دائرة المحرك الحركي مرور خاصية ميكانيكية اصطناعية عبر نقطة ذات إحداثيات ω و = 90 راد / ثانية ، من = 25 نيوتن متر ؛
2) مقاومة المقاومات التي سيحد إدراجها من التيار أثناء بدء التشغيل والكبح بمقاومة المستوى أناأضف = 3 أنان.
