Теоретическое введение по изученным вопросам

Одним из способов пуска электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения является ступенчатый реостатный пуск, обеспечивающий ограничение пускового тока и электромагнитного момента двигателя допустимыми пределами. Для двигателей общепромышленной серии допустимые ток и момент не должны превышать 2¸2,5 от номинальных величин. Если же на якорь двигателя подать номинальное напряжение, то пусковой ток IП при неподвижном якоре:

, (4.1)

может достигать 10-20 – кратного от номинального значения. Это ведет к нарушению нормальной коммутации, нагреву двигателя и возникновению большого динамического удара вследствие чрезмерного возрастания момента М, поскольку

М=СФМ ·I. (4.2)

Для обеспечения нормальной работы привода необходимо выполнение условия:

. (4.3)

В исследуемом электроприводе RДОБ.МАКС=R2+R1 и включено последовательно с обмоткой якоря двигателя при разомкнутых контактах КМ2.3 и КМЗ.2 (рис.4). В этом случае при наличии питания и неподвижном якоре электромагнитный момент двигателя равен Ml (рис. 5). При этомМ1 >MСи в соответствии с уравнением движения:

(4.4)

привод разгоняется по реостатной механической характеристике 2, уравнение которой имеет вид:

, (4.5)

где:RСT.2 = R2 + R1 + RД - сопротивление 2-ой ступени. По мере разгона возрастает э.д.с. вращения двигателя:

Е=СФН ·w, (4.6)

вследствие чего уменьшается пусковой ток:

, (4.7)

и динамический момент привода (4.3;4.4). Это приводит к уменьшению ускорения . Для увеличения ускорения при достижении моментом двигателя значения момента переключения M2 необходимо вывести секцию реостата с резисторомR2, что приводит к возрастанию момента вновь до максимального значения М1 и к дальнейшему возрастанию скорости по мере разгона двигателя по механической характеристике 1, уравнение которой имеет вид:

. (4.8)

При последующем уменьшении момента до М2 необходимо вывести секцию R1, после чего двигатель переходит на естественную характеристику "О", которая описывается уравнением (1.1).

Сопротивления ступеней определяют по формуле:

RCT.i = RДli, (4.9)

где: i=(2,1,0) - индекс (номер) ступени;

, (4.10)

здесь m - число пусковых ступеней.

, , .  

из (4.9)

. (4.11)

Сопротивления секций определяются по формуле:

Rci=RДli+1(l-1). (4.12)

Для осуществления динамического торможения необходимо якорь двигателя отключить от сети и замкнуть на резистор RТ динамического торможения, оставив обмотку возбуждения под напряжением. В результате двигатель затормозится по механической характеристике 3 во второй четверти системы координат.

. (4.13)

Переходные процессы электропривода описываются уравнениями:

, (4.14)
, (4.15)
. (4.16)

Время переходного процесса на каждой ступени определяют по формуле:

, (4.17)
, (4.18)

где: Rai - сопротивление якорной цепи на iой ступени, Ом;

J - момент инерции привода, кг×м2.