Prirodzená rýchlosť a mechanické vlastnosti, rozsah použitia
V sériovo budených motoroch je prúd kotvy tiež budiacim prúdom: i v = ja a = ja. Preto sa prietok Ф δ mení v širokom rozsahu a môžeme to napísať
 | (3) |
  | (4) |
Rýchlostná charakteristika motora [pozri výraz (2)], znázornená na obrázku 1, je mäkká a má hyperbolický charakter. O kФ = konštantný typ krivky n = f(ja) je znázornená prerušovanou čiarou. Pri malom ja otáčky motora sú neprijateľne vysoké. Preto nie sú povolené sekvenčné budiace motory na voľnobeh, s výnimkou tých najmenších, a použitie remeňového pohonu je neprijateľné. Zvyčajne minimálne prípustné zaťaženie P 2 = (0,2 – 0,25) P n.
Prirodzená charakteristika sériovo budeného motora n = f(M) v súlade so vzťahom (3) je znázornená na obrázku 3 (krivka 1 ).
Od paralelne budených motorov M ∼ ja a pre sériovo budené motory približne M ∼ ja² a pri spustení je povolené ja = (1,5 – 2,0) ja n, potom sériovo budené motory vyvíjajú výrazne väčší rozbehový moment v porovnaní s paralelne budenými motormi. Okrem toho paralelne budené motory n≈ const a pre sekvenčné budiace motory podľa výrazov (2) a (3) približne (pri R a = 0)
n ∼ U / ja ∼ U / √M .
Preto paralelne budené motory
P 2 = Ω × M= 2π × n × M ∼ M ,
a pre sériovo budené motory
P 2 = 2π × n × M ∼ √ M .
Teda pri sériovo budených motoroch, keď sa zmení záťažový moment M sv = M v širokom rozsahu sa výkon mení v menších medziach ako pri motoroch s paralelným budením.
Pre sériovo budené motory sú preto preťaženia krútiaceho momentu menej nebezpečné. V tomto ohľade majú sériovo budené motory významné výhody v prípade ťažkých štartovacích podmienok a zmien záťažového momentu v širokom rozsahu. Sú široko používané pre elektrickú trakciu (električky, metro, trolejbusy, elektrické a dieselové lokomotívy na železnici) a vo zdvíhacích a dopravných zariadeniach.
 |
| Obrázok 2. Obvody na reguláciu rýchlosti otáčania sériovo budeného motora posunutím budiaceho vinutia ( A), posun kotvy ( b) a zahrnutie odporu do obvodu kotvy ( V) |
Upozorňujeme, že keď sa rýchlosť otáčania zvýši, sériovo budený motor sa neprepne do režimu generátora. Na obrázku 1 je to zrejmé zo skutočnosti, že charakteristika n = f(ja) nepretína ordinátovú os. Fyzicky sa to vysvetľuje skutočnosťou, že pri prepnutí do režimu generátora by sa pre daný smer otáčania a danú polaritu napätia mal obrátiť smer prúdu a smer elektromotorickej sily (emf) E a polarita pólov musí zostať nezmenená, to však nie je možné pri zmene smeru prúdu v budiacom vinutí. Preto pre prepnutie sériového budiaceho motora do režimu generátora je potrebné prepnúť konce budiaceho vinutia.
Regulácia otáčok prostredníctvom zoslabovania poľa
nariadenia n oslabením poľa alebo posunutím vinutia poľa s určitým odporom R sh.v (obrázok 2, A), alebo znížením počtu závitov budiaceho vinutia zahrnutých v práci. V druhom prípade musia byť k dispozícii vhodné vodiče z poľného vinutia.
Vzhľadom k tomu, odpor vinutia poľa R V a pokles napätia na ňom je potom malý R w.h by mala byť tiež malá. Straty odporu R sh.v sú preto malé a celkové straty budením pri posunovaní sú dokonca znížené. Výsledkom je, že účinnosť motora zostáva vysoká a tento spôsob riadenia je v praxi široko používaný.
Pri obchádzaní budiaceho vinutia budiaci prúd z hodnoty ja klesá na
a rýchlosť n zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje. V tomto prípade dostaneme výrazy pre rýchlosť a mechanické charakteristiky, ak nahradíme v rovnosti (2) a (3) k F zapnuté k F k o.v, kde
predstavuje koeficient útlmu budenia. Pri regulácii rýchlosti zmena počtu závitov vinutia poľa
k o.v = w v.slave / w plne
Obrázok 3 zobrazuje (krivky 1 , 2 , 3 ) vlastnosti n = f(M) pre tento prípad regulácie otáčok na niekoľkých hodnotách k o.v (čo znamená k o.v = 1 zodpovedá prirodzenej charakteristike 1 , k r.v = 0,6 – krivka 2 , k r.v = 0,3 – krivka 3 ). Charakteristiky sú uvedené v relatívnych jednotkách a zodpovedajú prípadu, kedy kФ = konštantná a R a* = 0,1.
 |
| Obrázok 3. Mechanické charakteristiky sériovo budeného motora pre rôzne spôsoby riadenia rýchlosti |
Ovládanie rýchlosti posunom kotvy
Pri posunovaní armatúry (obrázok 2, b) zvyšuje sa prúd a budiaci tok a znižuje sa rýchlosť. Od poklesu napätia R v × ja málo a preto možno akceptovať R pri ≈ 0, potom odpor R sh.a je prakticky pod plným sieťovým napätím, jeho hodnota by mala byť výrazná, straty v ňom budú veľké a účinnosť veľmi klesne.
Okrem toho je posun kotvy účinný, keď magnetický obvod nie je nasýtený. V tomto ohľade sa posúvanie kotvy v praxi používa zriedka.
Na obrázku 3 krivka 4 n = f(M) pri
ja w.a ≈ U / R w.a = 0,5 ja n.
Regulácia rýchlosti zahrnutím odporu do obvodu kotvy
Regulácia rýchlosti zahrnutím odporu do obvodu kotvy (obrázok 2, V). Táto metóda vám umožňuje regulovať n nadol z nominálnej hodnoty. Keďže sa súčasne výrazne znižuje účinnosť, tento spôsob regulácie má obmedzené využitie.
V tomto prípade dostaneme výrazy pre rýchlosť a mechanické charakteristiky, ak nahradíme v rovnosti (2) a (3) R a ďalej R+ R ra. Charakteristický n = f(M) pre tento spôsob riadenia rýchlosti pri R pa* = 0,5 je znázornená na obrázku 3 ako krivka 5 .
  |
| Obrázok 4. Paralelné a sériové pripojenie sériových motorov na zmenu rýchlosti otáčania |
Regulácia rýchlosti zmenou napätia
Týmto spôsobom môžete regulovať n nadol od nominálnej hodnoty pri zachovaní vysokej účinnosti Uvažovaný spôsob riadenia je široko používaný v dopravných zariadeniach, kde je na každú hnaciu nápravu inštalovaný samostatný motor a riadenie sa vykonáva prepínaním motorov z paralelného zapojenia do siete v sérii (obrázok). 4). Na obrázku 3 krivka 6 predstavuje charakteristiku n = f(M) pre tento prípad s U = 0,5U n.
Kompletná mechanická charakteristika jednosmerného motora umožňuje správne určiť základné vlastnosti elektromotora, ako aj sledovať ich súlad so všetkými požiadavkami, ktoré sú v súčasnosti kladené na stroje alebo technologické zariadenia.
Dizajnové prvky
Sú reprezentované rotujúcimi výtlačnými prvkami, ktoré sú umiestnené na povrchu staticky pevného rámu. Zariadenia tohto typu sú široko používané a používajú sa, keď je potrebné zabezpečiť rôzne riadenie rýchlosti v podmienkach stability rotačných pohybov pohonu.
Z konštruktívneho hľadiska sú prezentované všetky typy DPT:
- rotor alebo časť kotvy vo forme veľkého počtu cievkových prvkov pokrytých špeciálnym vodivým vinutím;
- statický induktor vo forme štandardného rámu, doplnený niekoľkými magnetickými pólmi;
- funkčný komutátor s valcovou kefou umiestnený na hriadeli a s izoláciou z medeného plechu;
- staticky upevnené kontaktné kefy slúžiace na privádzanie dostatočného množstva elektrického prúdu do časti rotora.
Jednosmerné elektromotory sú spravidla vybavené špeciálnymi grafitovými a medeno-grafitovými kefami. Rotačné pohyby hriadeľa vyvolávajú zatváranie a otváranie kontaktnej skupiny a tiež prispievajú k iskreniu.
Určité množstvo mechanickej energie prichádza z časti rotora do iných prvkov, čo je spôsobené prítomnosťou remeňového prevodu.
Princíp fungovania
Synchrónne zariadenia s obrátenou funkčnosťou sa vyznačujú zmenou vo vykonávaní úloh statorom a rotorom. Prvý prvok slúži na vybudenie magnetického poľa a druhý v tomto prípade premieňa dostatočné množstvo energie.
Rotácia kotvy v magnetickom poli je vyvolaná pomocou EMF a pohyb je smerovaný v súlade s pravidlom pravej ruky. Otočenie o 180° je sprevádzané štandardnou zmenou pohybu EMF.
Princíp činnosti jednosmerného motora
Kolektory sú spojené cez mechanizmus kefy na dve otočné strany, čo vyvoláva odstránenie pulzujúceho napätia a spôsobuje tvorbu konštantných hodnôt prúdu a zníženie pulzácie kotvy sa uskutočňuje ďalšími otáčkami.
Mechanické vlastnosti
Dnes sa používajú jednosmerné elektromotory niekoľkých kategórií, ktoré majú rôzne typy budenia:
- nezávislý typ, v ktorom je výkon vinutia určený nezávislým zdrojom energie;
- sériový typ, v ktorom je vinutie kotvy spojené v sériovom smere s prvkom budiaceho vinutia;
- paralelný typ, v ktorom je vinutie rotora zapojené do elektrického obvodu v smere rovnobežnom so zdrojom energie;
- zmiešaný typ, založený na prítomnosti niekoľkých sériových a paralelných prvkov vinutia.
Mechanické charakteristiky jednosmerného motora nezávislého budenia DPT
Charakteristiky mechanického motora sú rozdelené na ukazovatele prírodných a umelých typov. Nesporné výhody DPT predstavujú zvýšené ukazovatele výkonnosti a zvýšená efektivita.
Vďaka špeciálnym mechanickým charakteristikám zariadení s konštantnými hodnotami prúdu môžu ľahko odolávať negatívnym vonkajším vplyvom, čo vysvetľuje uzavretý kryt s tesniacimi prvkami, ktoré absolútne vylučujú vstup vlhkosti do konštrukcie.
Nezávislé modely budenia
Motory PT NV majú budenie vinutia, pripojené na samostatný typ zdroja elektrickej energie. V tomto prípade je budiaci obvod vinutia NV DPT doplnený o reostat riadiaceho typu a obvod kotvy je vybavený prídavnými alebo štartovacími prvkami reostatu.
Charakteristickým znakom tohto typu motora je nezávislosť budenia prúdu od prúdu kotvy, ktorý je určený nezávislým napájaním budenia vinutia.
Charakteristika elektromotorov s nezávislým a paralelným budením
Lineárna mechanická charakteristika s nezávislým typom budenia:
- ω - indikátory frekvencie otáčania;
- U - indikátory napätia na prevádzkovanej kotvovej reťazi;
- F - parametre magnetického toku;
- R i a R d - úroveň kotvy a dodatočná odolnosť;
- Α je konštrukčná konštanta motora.
Tento typ rovnice určuje závislosť rýchlosti otáčania motora od krútiaceho momentu hriadeľa.
Sériové modely budenia
DPT s PTV je zariadenie elektrického typu s konštantnými hodnotami prúdu, ktoré má budiace vinutie zapojené do série s vinutím kotvy. Tento typ motora sa vyznačuje platnosťou nasledujúcej rovnosti: prúd tečúci vo vinutí kotvy sa rovná budiacemu prúdu vinutia, alebo I = I in = I i.
Mechanické charakteristiky pre sekvenčné a zmiešané budenie
Pri použití typu sekvenčného budenia:
- n 0 - indikátory rýchlosti otáčania hriadeľa pri voľnobehu;
- Δ n - indikátory zmien rýchlosti otáčania v podmienkach mechanického zaťaženia.
Posun mechanických charakteristík pozdĺž osi y im umožňuje zostať v úplne paralelnom usporiadaní navzájom, vďaka čomu sa regulácia frekvencie otáčania pri zmene daného napätia U dodávaného do obvodu kotvy stáva čo najpriaznivejšou.
Modely zmiešaného budenia
Zmiešané budenie sa vyznačuje umiestnením medzi parametrami paralelných a sériových budiacich zariadení, čo jednoducho zaisťuje výrazný rozbehový moment a úplne vylučuje akúkoľvek možnosť „rozletenia“ šmýkacieho mechanizmu pri kľudových podmienkach.
V podmienkach zmiešaného typu budenia:
Motor so zmiešaným budením
Nastavenie frekvencie otáčania motora v prítomnosti zmiešaného budenia sa vykonáva analogicky s motormi s paralelným budením a zmena vinutia MMF pomáha získať takmer akúkoľvek strednú mechanickú charakteristiku.
Mechanická charakteristika rovnica
Najdôležitejšie mechanické vlastnosti jednosmerného motora sú prezentované prirodzenými a umelými kritériami, pričom prvá možnosť je porovnateľná s menovitým napájacím napätím pri úplnej absencii dodatočného odporu na obvodoch vinutia motora. Nesplnenie niektorej zo špecifikovaných podmienok umožňuje považovať charakteristiku za umelú.
ω = U i / k Ф - (R i + R d)/(k Ф)
Rovnaká rovnica môže byť prezentovaná v tvare ω = ω o.id. - Δ ω, kde:
- ω o.id. = U i /k Ф
- ω o.id - ukazovatele uhlovej rýchlosti ideálnej voľnobežnej rýchlosti
- Δ ω = Pamäť. [(R i +R d)/(k Ф)2] - zníženie uhlovej rýchlosti vplyvom zaťaženia na hriadeľ motora s proporcionálnym odporom obvodu kotvy
Charakteristiky rovnice mechanického typu sú reprezentované štandardnou stabilitou, tuhosťou a linearitou.
Záver
Podľa použitých mechanických charakteristík sa každý DPS vyznačuje jednoduchosťou konštrukcie, prístupnosťou a schopnosťou nastaviť frekvenciu otáčania hriadeľa, ako aj jednoduchosťou spustenia DPS. Okrem iného môžu byť takéto zariadenia použité ako generátor a majú kompaktné rozmery, čo dobre eliminuje nevýhody rýchleho opotrebovania grafitových kefiek, vysokých nákladov a potreby nevyhnutne pripojiť prúdové usmerňovače.
Video k téme
Jednosmerné motory sa nepoužívajú tak často ako striedavé motory. Nižšie sú uvedené ich výhody a nevýhody.
V každodennom živote sa jednosmerné motory používajú v detských hračkách, pretože sú poháňané batériami. Používajú sa v doprave: v metre, električkách a trolejbusoch a autách. V priemyselných podnikoch sa jednosmerné elektromotory používajú na pohon jednotiek, ktoré používajú batérie na neprerušované napájanie.
Dizajn a údržba jednosmerného motora
Hlavné vinutie jednosmerného motora je Kotva, pripojený k zdroju energie cez kefový prístroj. Kotva sa otáča v magnetickom poli vytvorenom o statorové póly (poľné vinutia). Koncové časti statora sú pokryté štítmi s ložiskami, v ktorých sa otáča hriadeľ kotvy motora. Na jednej strane namontované na rovnakom hriadeli ventilátor chladenie, poháňajúce prúdenie vzduchu cez vnútorné dutiny motora počas prevádzky.
Kefové zariadenie je zraniteľným prvkom konštrukcie motora. Kefy sú ku komutátoru zabrúsené, aby čo najpresnejšie zopakovali jeho tvar, a sú naň pritláčané konštantnou silou. Počas prevádzky sa kefy opotrebúvajú, vodivý prach z nich sa usadzuje na stacionárnych častiach a musí sa pravidelne odstraňovať. Samotné kefy sa niekedy musia pohybovať v drážkach, inak sa v nich pod vplyvom toho istého prachu zaseknú a „visia“ nad komutátorom. Charakteristiky motora závisia aj od polohy kief v priestore v rovine otáčania kotvy.
Postupom času sa kefy opotrebujú a je potrebné ich vymeniť. Opotrebováva sa aj komutátor v miestach kontaktu s kefami. Periodicky sa demontuje kotva a komutátor sa točí na sústruhu. Po vybrúsení sa izolácia medzi lamelami komutátora nareže do určitej hĺbky, pretože je pevnejšia ako materiál komutátora a pri ďalšom spracovaní zničí kefy.
Obvody pripojenia jednosmerného motora
Prítomnosť poľných vinutí je charakteristickou črtou jednosmerných strojov. Elektrické a mechanické vlastnosti elektromotora závisia od spôsobu pripojenia k sieti.
Nezávislé budenie
Budiace vinutie je pripojené k nezávislému zdroju. Charakteristiky motora sú rovnaké ako charakteristiky motora s permanentným magnetom. Rýchlosť otáčania je riadená odporom v obvode kotvy. Je tiež regulovaný reostatom (nastavovacím odporom) v obvode budiaceho vinutia, ale pri nadmernom znížení jeho hodnoty alebo pri jeho prerušení sa prúd kotvy zvýši na nebezpečné hodnoty. Motory s nezávislým budením nie je možné spustiť pri voľnobežných otáčkach alebo pri malom zaťažení hriadeľa. Rýchlosť otáčania sa prudko zvýši a motor sa poškodí.
Zvyšné obvody sa nazývajú samobudené obvody.
Paralelné budenie
Rotor a budiace vinutia sú zapojené paralelne k jednému zdroju energie. Pri tomto zapojení je prúd budiacim vinutím niekoľkonásobne menší ako cez rotor. Charakteristiky elektromotorov sú tuhé, čo umožňuje ich použitie na pohon strojov a ventilátorov.
Regulácia otáčok je zabezpečená pripojením reostatov k obvodu rotora alebo sériovo s budiacim vinutím.
Sekvenčné budenie
Poľné vinutie je zapojené do série s vinutím kotvy a cez ne preteká rovnaký prúd. Rýchlosť takéhoto motora závisí od jeho zaťaženia; Ale má dobré štartovacie vlastnosti, preto sa v elektrifikovaných vozidlách používa sériový budiaci obvod.
Zmiešané vzrušenie
Pri tejto schéme sa používajú dve budiace vinutia umiestnené v pároch na každom z pólov elektromotora. Môžu byť prepojené tak, že ich toky sa buď sčítajú alebo odčítajú. Výsledkom je, že motor môže mať charakteristiky podobné sériovému alebo paralelnému budiacemu obvodu.
Na zmenu smeru otáčania zmeniť polaritu jedného z budiacich vinutí. Na riadenie rozbehu elektromotora a rýchlosti jeho otáčania sa používa stupňovité prepínanie odporov.
V uvažovaných jednosmerných motoroch je budiace vinutie zapojené (obr. 7.1) do série s vinutím kotvy, v dôsledku čoho sa budiaci prúd rovná prúdu kotvy a ním vytvorený tok bude
(7.1)
Z 
tu A– nelineárny koeficient 
; nelinearita tohto koeficientu je spojená s tvarom magnetizačnej krivky a demagnetizačným účinkom reakcie kotvy; oba tieto faktory sa objavujú pri vysokých prúdoch 
; pri nízkom koeficiente kotvových prúdov A možno považovať za konštantnú hodnotu; pri kotvových prúdoch 
stroj je nasýtený a veľkosť toku málo závisí od prúdu kotvy. Vzťah 7.1 určuje jedinečnosť elektromechanických charakteristík sériovo budeného jednosmerného motora.
Na zmenu smeru otáčania motora sériového budenia nestačí zmeniť polaritu napätia privádzaného do motora, pretože v tomto prípade sa súčasne zmení smer prúdu vo vinutí kotvy aj polarita budiaceho toku. Preto, aby ste otočili motor, musíte zmeniť smer prúdu v jednej z častí stroja, napríklad vo vinutí poľa, pričom smer prúdu vo vinutí kotvy ponechajte nezmenený, ako je znázornené na obrázku na obr. 7.2.
Dosadením (7.1) do (6.2) a (6.3) získame základné vzťahy pre uvažované motory.
(7.2)
(7.3)
V súlade s tým bude výraz pre elektromechanické a mechanické vlastnosti motora so sekvenčným budením:
; (7.4)
IN 
Ako prvé priblíženie možno mechanické charakteristiky sériovo budeného jednosmerného motora, ak neberieme do úvahy saturáciu magnetického obvodu, znázorniť ako hyperbolu, ktorá nepretína ordinátnu os, ale asymptoticky sa k nej približuje. Ak dáme ( R ja +
R V)=0, potom charakteristika (pozri obr. 7.3) nebude pretínať os x. Táto vlastnosť sa nazýva „ideálna“; charakteristiky nemôžu byť vyššie ako toto. Skutočná prirodzená charakteristika pretína os x v bode zodpovedajúcom skratovému prúdu (krútiacemu momentu M Komu). Ak vezmeme do úvahy saturáciu motora, tak pri krútiacich momentoch menších ako 0,8 M Komu charakteristika má krivočiary a hyperbolický charakter; pri vysokých hodnotách prúdu a krútiaceho momentu sa tok v dôsledku nasýtenia stáva konštantným a charakteristika sa vyrovnáva.
Charakteristickým znakom charakteristík sériového budiaceho motora je absencia ideálneho bodu voľnobehu. Keď sa zaťaženie zníži, otáčky motora sa výrazne zvýšia, v dôsledku čoho je neprijateľné ponechať motor bez zaťaženia.
Dôležitou výhodou sériovo budených motorov je ich vysoká preťažiteľnosť pri nízkych otáčkach. Keď je prúd preťažený 2,25-2,5 krát, motor vyvinie krútiaci moment 3,0-3,5 menovitý. Táto okolnosť predurčila široké použitie sekvenčných budiacich motorov pre elektrické vozidlá, kde sú pri rozjazde potrebné najvyššie krútiace momenty. Druhou dôležitou výhodou sériových budiacich motorov je absencia zdroja energie pre budiaci obvod motora.
Umelé mechanické vlastnosti možno získať tromi spôsobmi: zahrnutím dodatočného odporu do obvodu kotvy, zmenou hodnoty napájacieho napätia a posunutím vinutia kotvy s dodatočným odporom.
Keď sa do obvodu kotvy zavedie dodatočný odpor, tuhosť mechanických charakteristík sa zníži a hodnota sa zníži M Komu (pozri obr. 7.4). Tento spôsob ovládania sa používa pri štartovaní motora, kedy sa odporové stupne premosťujú štartovacími stýkačmi. Na obr. 7.4. sú znázornené štartovacie charakteristiky zodpovedajúce dvojstupňovej štartovacej schéme. Dlhodobá prevádzka na charakteristikách reostatu je spojená so značnými stratami energie v odporoch.
Najekonomickejším spôsobom regulácie rýchlosti sériovo budeného motora je zmena napätia dodávaného do motora. Mechanické charakteristiky zodpovedajúce tomuto spôsobu riadenia sú znázornené na obr. 7.5. Keď napätie klesá, pohybujú sa smerom nadol od svojej prirodzenej charakteristiky. Navonok sú umelé charakteristiky pri regulácii zmenou napätia podobné charakteristikám reostatu, existuje však významný rozdiel v týchto metódach riadenia. Reostatická regulácia je spojená so stratou energie v prídavných odporoch a pri regulácii zmenou napätia nedochádza k dodatočným stratám.
D 
Sériové budiace motory sú často napájané z jednosmernej siete alebo zdroja jednosmerného prúdu s neregulovaným napätím. V tomto prípade je vhodné regulovať napätie na svorkách motora pomocou metódy pulznej regulácie, o ktorej sa hovorilo v §6.3. Zjednodušená schéma regulovateľného elektropohonu so sériovo budeným jednosmerným motorom a pulzným regulátorom napätia je na obr.7.6.
Zmena budiaceho toku v uvažovaných motoroch je možná vtedy, ak je vinutie kotvy zopnuté s odporom (pozri obr. 7.7a). V tomto prípade bude budiaci prúd rovný
,
tie. obsahuje konštantnú zložku, ktorá nezávisí od zaťaženia motora. V tomto prípade motor získava vlastnosti motora so zmiešaným budením: nezávislý a sekvenčný. Vďaka nezávislému budeniu sa mechanické charakteristiky stávajú pevnejšími a pretínajú ordinátnu os. Približné mechanické charakteristiky pre tento spôsob riadenia sú uvedené na obr. 7.7b. Posun kotvy umožňuje dosiahnuť stabilnú zníženú rýchlosť, keď hriadeľ motora nie je zaťažený. V tejto schéme je možné, aby sa motor pri rýchlosti prepol do režimu regeneratívneho brzdenia 
alebo 
. Významnou nevýhodou uvažovaného spôsobu riadenia je jeho nehospodárnosť v dôsledku veľkých strát energie v bočnom odpore.
D 
Sériovo budené motory sa vyznačujú dvoma režimami brzdenia: protispínacím a dynamickým. V režime back-off je potrebné zahrnúť dodatočný odpor do obvodu kotvy motora. Obrázok 7.8 zobrazuje mechanické charakteristiky pre dve možnosti režimu spätného vypnutia. Charakteristiku 1 získate, ak pri chode motora v smere „dopredu“ (bod „c“) zmeníte smer prúdu v budiacom vinutí a súčasne zavediete dodatočný odpor do obvodu motora. V tomto prípade sa motor prepne do režimu back-to-back v bode „a“ s brzdným momentom M brzda, pod vplyvom ktorého dôjde k brzdeniu motora.
Druhý prípad protispínacieho režimu nastáva v režime „ťahanie bremena“, keď sa bremeno spúšťa v zdvíhacích mechanizmoch a na spomalenie spúšťaného bremena sa motor zapne v smere jeho zdvíhania. Navyše, vzhľadom na to, že v obvode motora je zahrnutý veľký dodatočný odpor (čo zodpovedá charakteristike 2), motor sa pod vplyvom krútiaceho momentu vytvoreného záťažou otáča v opačnom smere a bude pracovať v bode „ b", pri ktorom je aktívny statický krútiaci moment M nákladu je vyvážený brzdným momentom motora pracujúceho v režime back-to-back. Režim back-off je spojený so značnými stratami energie v obvode motora a dodatočným odporom.
Režim dynamického brzdenia pre sériovo budené motory je dostupný v dvoch verziách. V prvom je kotva motora uzavretá na odpor a budiace vinutie je napájané zo siete cez dodatočný odpor. Charakteristiky motora v tomto režime sú podobné charakteristikám nezávisle budeného motora v režime dynamického brzdenia.
IN 
Pri druhej možnosti, ktorej schéma je znázornená na obr. 7.9, motor pracuje ako generátor s vlastným budením. Zvláštnosťou tohto obvodu je, že pri prechode z režimu motora do režimu dynamického brzdenia je potrebné zachovať smer prúdu v budiacom vinutí, aby sa zabránilo demagnetizácii stroja. Keď sa stykač KM otvorí, prúd v budiacom vinutí sa rovná nule, ale keďže magnetický obvod stroja bol zmagnetizovaný, udržiava sa zvyškový budiaci tok, vďaka ktorému sa vo vinutí kotvy rotujúceho motora indukuje emf. motor, pod vplyvom ktorého pri zopnutých VF kontaktoch obvod: vinutie kotvy - vinutie poľa - odpor R tečie prúd a stroj sa samobudí. Tento proces nastáva, ak sú otáčky motora vyššie ako limitné otáčky 
. Mechanické charakteristiky v režime dynamického brzdenia s vlastným budením sú znázornené na obr. 7.10.
Režim rekuperačného brzdenia nie je možný v konvenčnom obvode na zapnutie sériovo budeného motora. Pre jeho realizáciu je potrebné obísť kotvu motora, prípadne použiť samostatné prídavné vinutie nezávislého budenia.
V elektrických pohonoch zdvíhacích strojov, elektrických vozidiel a mnohých ďalších pracovných strojov a mechanizmov sa používajú sériovo budené jednosmerné motory. Hlavnou črtou týchto motorov je zahrnutie vinutia 2 budenie v sérii s vinutím / kotvou (obr. 4.37, A), V dôsledku toho je prúd kotvy zároveň aj budiacim prúdom.
Podľa rovníc (4.1) - (4.3) sú elektromechanické a mechanické vlastnosti motora vyjadrené vzorcami:
v ktorom je závislosť magnetického toku od kotviaceho (budiaceho) prúdu Ф(/), a R = Lj + ROB+ /? d.
Magnetický tok a prúd sú navzájom spojené magnetizačnou krivkou (čiara 5 ryža. 4,37, A). Magnetizačnú krivku možno opísať pomocou nejakého približného analytického vyjadrenia, ktoré nám v tomto prípade umožní získať vzorce pre charakteristiky motora.
V najjednoduchšom prípade je magnetizačná krivka znázornená priamkou 4. Táto lineárna aproximácia v podstate znamená zanedbanie saturácie magnetického systému motora a umožňuje vyjadrenie toku prúdu takto:
Kde A= tgcp (pozri obr. 4.37, b).
Pri akceptovanej lineárnej aproximácii je krútiaci moment, ako vyplýva z (4.3), kvadratickou funkciou prúdu
Nahradenie (4.77) za (4.76) vedie k nasledujúcemu výrazu pre elektromechanické charakteristiky motora:
Ak teraz vyjadríme prúd pomocou krútiaceho momentu v (4.79) pomocou výrazu (4.78), dostaneme pre mechanickú charakteristiku nasledujúci výraz:
Na zobrazenie charakteristík с (У) a с (M) Analyzujme výsledné vzorce (4.79) a (4.80).
Najprv nájdime asymptoty týchto charakteristík, pre ktoré nasmerujeme prúd a krútiaci moment na ich dve hraničné hodnoty - nulu a nekonečno. Pre / -> 0 a A/ -> 0 naberá rýchlosť, ako vyplýva z (4.79) a (4.80), nekonečne veľkú hodnotu, t.j. co -> Toto
znamená, že os rýchlosti je prvou požadovanou asymptotou charakteristík.
Ryža. 4.37. Schéma zapojenia (a) a charakteristiky (b) sériovo budeného jednosmerného motora:
7 - kotva 2 - vinutie poľa; 3 - rezistor; 4,5 - magnetizačné krivky
Keď / -> °o a M-> táto rýchlosť s -» -R/ka, tie. priamka s ordinátom a = - R/(ka) je druhá, horizontálna asymptota charakteristík.
Závislosti с(7) a с (M) v súlade s (4.79) a (4.80) majú hyperbolický charakter, čo umožňuje, berúc do úvahy vykonanú analýzu, znázorniť ich vo forme kriviek znázornených na obr. 4.38.
Zvláštnosťou získaných charakteristík je, že pri nízkych prúdoch a krútiacich momentoch naberajú otáčky motora veľké hodnoty, pričom charakteristiky nepretínajú os otáčok. Takže pre sériovo budený motor v schéme hlavného zapojenia na obr. 4,37, A Neexistujú žiadne režimy nečinnosti a generátora paralelne so sieťou (regeneratívne brzdenie), pretože v druhom kvadrante nie sú žiadne charakteristické úseky.
Z fyzickej stránky sa to vysvetľuje tým, že pre / -> 0 a M-> 0 magnetický tok Ф -» 0 a rýchlosť v súlade s (4.7) sa prudko zvyšuje. Všimnite si, že v dôsledku prítomnosti zvyškového magnetizačného toku F ost v motore voľnobežné otáčky prakticky existujú a sú rovné 0 = U/(/sF ost).
Zvyšné prevádzkové režimy motora sú podobné prevádzkovým režimom motora s nezávislým budením. Motorový režim prebieha pri 0
Výsledné výrazy (4.79) a (4.80) je možné použiť na približné technické výpočty, keďže motory môžu pracovať aj v oblasti nasýtenia magnetického systému. Pre presné praktické výpočty sa používajú takzvané univerzálne charakteristiky motora znázornené na obr. 4.39. Prezentovali sa
Ryža. 4.38.
vzrušenie:
o - elektromechanické; b- mechanický
Ryža. 4.39. Univerzálne charakteristiky sériovo budeného jednosmerného motora:
7 - závislosť rýchlosti od prúdu; 2 - závislosť momentu odtoku
sú závislosti relatívnej rýchlosti co* = co / co nom (krivky 1) a moment M* = M/M(krivka 2) z relatívneho prúdu /* = / / / . Pre získanie charakteristík s väčšou presnosťou je závislosť co*(/*) reprezentovaná dvomi krivkami: pre motory do 10 kW a vyššie. Pozrime sa na použitie týchto charakteristík na konkrétnom príklade.
Problém 4.18*. Vypočítajte a zakreslite do grafu prirodzené charakteristiky motora so sekvenčným budením typu D31 s nasledujúcimi údajmi R nsh = 8 kW; smiešny = 800 otáčok za minútu; U= 220 V; / nom = 46,5 A; L„ ohm = °,78.
1. Určite menovité otáčky с a krútiaci moment М nom:
2. Prvým nastavením relatívnych hodnôt prúdu /* pomocou univerzálnej charakteristiky motora (obr. 4.39) zistíme relatívne hodnoty krútiaceho momentu M* a rýchlosť spolu*. Potom vynásobením získaných relatívnych hodnôt premenných ich nominálnymi hodnotami získame body na zostavenie požadovaných charakteristík motora (pozri tabuľku 4.1).
Tabuľka 4.1
Výpočet charakteristík motora
|
Variabilné |
Číselné hodnoty |
||||
|
a > =(tý * yu nom-rad/s |
|||||
|
M = M*M N om, ja m |
|||||
Na základe získaných údajov zostrojíme prirodzenú charakteristiku motora: elektromechanickú ko(/) - krivku 1 a mechanické (M)- krivka 3 na obr. 4,40, a, b.
Ryža. 4.40.
A- elektromechanické: 7 - prírodné; 2 - reostat; b - mechanické: 3 - prirodzený
