Ngacmimi i motorit DC. Karakteristikat e një motori DC me ngacmim të përzier

Ashtu si në rastin e një gjeneratori, mbështjelljet e induktorit dhe armatura e motorit mund të lidhen ose në seri (Fig. 339) ose paralelisht (Fig. 340). Në rastin e parë, motori quhet motor me ngacmim seri (ose motor seri), në të dytin quhet motor me ngacmim paralel (ose motor shunt). Përdoren edhe motorë me ngacmim të përzier (motorë të përbërë), në të cilët disa nga mbështjelljet e induktorit lidhen me armaturën në seri, e disa paralelisht. Secili prej këtyre llojeve të motorëve ka karakteristikat e veta, duke e bërë përdorimin e tij të përshtatshëm në disa raste dhe jopraktik në të tjera.

1. Motorët me ngacmim paralel. Skema e lidhjes së motorëve të këtij lloji në rrjet është paraqitur në fig. 361. Meqenëse këtu qarqet e armaturës dhe induktorit nuk varen nga njëri-tjetri, rryma në to mund të rregullohet në mënyrë të pavarur me ndihmën e reostateve të veçanta të përfshira në këto qarqe. Reostati i përfshirë në qarkun e armaturës quhet nisje, dhe reostati i përfshirë në qarkun e induktorit quhet rregullim. Kur filloni motorin me ngacmim paralel, reostati i fillimit duhet të ndizet plotësisht; ndërsa motori merr shpejtësinë, rezistenca e reostatit zvogëlohet gradualisht dhe kur të arrihet shpejtësia normale, ky reostat hiqet plotësisht nga qarku. Motorët me ngacmim paralel, veçanërisht me fuqi të madhe, në asnjë rast nuk duhet të ndizen pa një reostat fillestar. Në të njëjtën mënyrë, kur motori fiket, fillimisht duhet të futet gradualisht reostati dhe vetëm pas kësaj duhet të fiket çelësi që lidh motorin me rrjetin.

Oriz. 361. Skema e përfshirjes së motorit me ngacmim paralel. Harku prej bronzi 1, përgjatë të cilit lëviz leva e reostatit fillestar, lidhet përmes kapëses 2 në fund të reostatit rregullues dhe përmes kapëses 3 me reostatin fillestar. Kjo bëhet në mënyrë që kur reostati i fillimit të kalojë në kontaktin boshe 4 dhe rryma të fiket, qarku i ngacmimit të mos prishet.

Nuk është e vështirë të kuptosh konsideratat nga të cilat lindin këto rregulla për ndezjen dhe fikjen e motorëve. Ne kemi parë (shih formulën (172.1)) se rryma e armaturës

,

ku është tensioni i rrjetit, a - e. d.s., e induktuar në mbështjelljet e armaturës. Në momentin e parë, kur motori nuk ka pasur ende kohë të rrotullohet dhe të fitojë shpejtësi të mjaftueshme, p.sh. d.s. është shumë i vogël dhe rryma nëpër armaturë është afërsisht e barabartë me

Rezistenca e armaturës është zakonisht shumë e ulët. Është llogaritur në mënyrë që rënia e tensionit të armaturës të mos kalojë 5-10% të tensionit të rrjetit për të cilin është projektuar motori. Prandaj, në mungesë të një reostati fillestar, rryma në sekondat e para mund të jetë 10-20 herë më e lartë se rryma normale për të cilën motori është projektuar me ngarkesë të plotë, dhe kjo është shumë e rrezikshme për të. Me të njëjtin reostat fillestar të futur me rezistencë rryma e nisjes përmes spirancës

. (173.1)

Rezistenca e reostatit fillestar zgjidhet në mënyrë që rryma e fillimit të tejkalojë atë normale jo më shumë se 1.5-2 herë.

Le të shpjegojmë atë që është thënë shembull numerik. Le të supozojmë se kemi një motor 1.2 kW, i projektuar për një tension prej 120 V dhe që ka rezistencë armature. Rryma e armaturës me ngarkesë të plotë

.

Nëse e ndiznim këtë motor në rrjet pa një reostat fillestar, atëherë në sekondat e para rryma e nisjes përmes armaturës do të kishte vlerën

,

10 herë rryma normale e funksionimit në armaturë. Nëse duam që rryma e nisjes të kalojë normalen jo më shumë se 2 herë, d.m.th., të jetë e barabartë me 20 A, atëherë duhet të zgjedhim rezistencën e nisjes në mënyrë që barazia të ndodhë

,

ku Om.

Është gjithashtu e qartë se është shumë e rrezikshme që një motor shantazhi të ndalet papritmas pa e fikur, për shembull, për shkak të një rritje të mprehtë të ngarkesës, pasi në këtë rast p.sh. d.s. bie në zero dhe rryma në armaturë rritet aq shumë sa që nxehtësia e tepërt e Joule e lëshuar në të mund të çojë në shkrirjen e izolimit apo edhe vetë telat e mbështjelljes (motori "digjet").

Rregullimi i reostatit, i përfshirë në qarkun e induktorit, shërben për të ndryshuar shpejtësinë e motorit. Duke rritur ose ulur rezistencën e qarkut të induktorit me ndihmën e këtij reostati, ne ndryshojmë rrymën në qarkun e induktorit, dhe në këtë mënyrë edhe fushën magnetike në të cilën rrotullohet armatura. Ne pamë më lart se për një ngarkesë të caktuar motori, rryma në motor rregullohet automatikisht në mënyrë që çift rrotullimi që rezulton të balancojë çift rrotulluesin e frenimit të krijuar nga ngarkesa e motorit. Kjo për faktin se e. d.s. arrin vlerën përkatëse. Por e nxitura e. d.s. përcaktohet, nga njëra anë, me induksion magnetik, dhe nga ana tjetër, nga frekuenca e rrotullimit të armaturës.

Sa më i madh të jetë fluksi magnetik i induktorit, aq më e ulët duhet të jetë shpejtësia e motorit për të marrë një vlerë të caktuar e. etj., dhe, anasjelltas, sa më i dobët të jetë fluksi magnetik, aq më e madhe duhet të jetë frekuenca e rrotullimit. Prandaj, për të rritur shpejtësinë e motorit të shantazhit në një ngarkesë të caktuar, është e nevojshme të dobësohet fluksi magnetik në induktor, d.m.th., të futet më shumë rezistencë në qarkun e induktorit duke përdorur një reostat rregullues. Përkundrazi, për të zvogëluar shpejtësinë e motorit të shantit, është e nevojshme të rritet fluksi magnetik në induktor, d.m.th., të zvogëlohet rezistenca në qarkun e induktorit, duke nxjerrë reostatin rregullues.

Me ndihmën e një reostati rregullues, është e mundur të vendosni shpejtësinë normale të motorit në tension normal dhe pa ngarkesë. Me rritjen e ngarkesës, rryma në armaturë duhet të rritet, dhe e. d.s. - ulje. Kjo është për shkak të një ulje të frekuencës së rrotullimit të armaturës. Sidoqoftë, ulja e shpejtësisë për shkak të rritjes së ngarkesës nga zero në fuqinë normale të motorit është zakonisht shumë e vogël dhe nuk kalon 5-10% të shpejtësisë normale të motorit. Kjo është kryesisht për faktin se në motorët me ngacmim paralel, rryma në induktor nuk ndryshon kur ndryshon rryma në armaturë. Nëse, me ndryshimet e ngarkesës, dëshironim të ruanim të njëjtën shpejtësi rrotulluese, atëherë kjo mund të bëhej duke ndryshuar pak rrymën në qarkun e induktorit me ndihmën e një reostati rregullues.

Kështu, nga pikëpamja operacionale, motorët rrymë e vazhdueshme me ngacmim paralel (motorët shunt) karakterizohen nga dy vetitë e mëposhtme: a) frekuenca e rrotullimit të tyre mbetet pothuajse konstante kur ngarkesa ndryshon; b) frekuenca e rrotullimit të tyre mund të ndryshojë në një gamë të gjerë duke përdorur një reostat rregullues. Prandaj, motorë të tillë përdoren mjaft gjerësisht në industri ku të dyja këto karakteristika janë të rëndësishme, për shembull, për drejtimin e tornove dhe veglave të tjera makinerike, shpejtësia e të cilave nuk duhet të varet fort nga ngarkesa.

173.1. Në fig. 362 tregon një diagram të një motori shunt me një të ashtuquajtur çakëll të kombinuar. Kuptoni këtë qark dhe shpjegoni se çfarë roli luajnë pjesët individuale të këtij reostati.

Oriz. 362. Për ushtrimin 173.1

173.2. Duhet të ndizni motorin e shuntit. Për këtë jepen dy reostate: njëri prej teli të trashë me rezistencë të ulët, tjetri prej teli të hollë me rezistencë të lartë. Cili nga këto reostate duhet të përfshihet si fillestar dhe cili si rregullues? Pse?

2. Motorët me ngacmim sekuencial. Skema e lidhjes së këtyre motorëve në rrjet është paraqitur në fig. 363. Këtu rryma e armaturës është në të njëjtën kohë rryma e induktorit dhe për këtë arsye reostati i fillimit ndryshon edhe rrymën në armaturë edhe rrymën në induktor. Në ngarkesa boshe ose shumë të ulëta, rryma në armaturë, siç e dimë, duhet të jetë shumë e vogël, domethënë e-ja e induktuar. d.s. duhet të jetë pothuajse i barabartë me tensionin e rrjetit. Por me një rrymë shumë të vogël përmes armaturës dhe induktorit, fusha e induktorit është gjithashtu e dobët. Prandaj, kur ngarkesë e lehtë e nevojshme e. d.s. mund të merret vetëm në kurriz të një shpejtësie shumë të lartë të motorit. Si rezultat, në rryma shumë të ulëta (ngarkesa e lehtë), shpejtësia e rrotullimit të motorit të ngacmuar nga seria bëhet aq e lartë sa mund të bëhet i rrezikshëm për sa i përket forcës mekanike të motorit.

Oriz. 363. Skema e ndezjes së motorit me ngacmim sekuencial

Thonë se motori është “shitës”. Kjo është e papranueshme dhe për rrjedhojë motorët me ngacmim serik nuk duhet të funksionojnë pa ngarkesë ose me ngarkesë të lehtë (më pak se 20-25% e fuqisë normale të motorit). Për të njëjtën arsye, nuk rekomandohet lidhja e këtyre motorëve me veglat e makinës ose makineritë e tjera me ngasje me rrip ose kabllo, pasi një thyerje ose lëshim aksidental i rripit do të çojë në "hapësirën e motorit". Kështu, në motorët me ngacmim serik, me ngarkesë në rritje, rritet rryma e armaturës dhe fusha magnetike e induktorit; prandaj, shpejtësia e motorit bie ndjeshëm, dhe çift rrotullimi i zhvilluar prej tij rritet ndjeshëm.

Këto veti të motorëve me ngacmim serik i bëjnë ata më të përshtatshëm për përdorim në transport (tramvaje, trolejbusë, trena elektrikë) dhe në pajisje ngritëse (vinça), pasi në këto raste është e nevojshme që në momentin e nisjes të ketë në shumë ngarkesë e rëndëçift ​​rrotullues të madh me shpejtësi të ulët, dhe në ngarkesa më të ulëta (në funksionim normal) çift rrotullues më të vogël dhe frekuenca më të larta.

Rregullimi i shpejtësisë së motorit me ngacmim serik zakonisht kryhet nga një reostat rregullues i lidhur paralelisht me mbështjelljet e induktorit (Fig. 364). Sa më e ulët të jetë rezistenca e këtij reostati, aq më e madhe e rrymës së armaturës degëzohet në të dhe aq më pak rrymë kalon nëpër mbështjelljet e induktorit. Por kur rryma në induktor zvogëlohet, shpejtësia e motorit rritet, dhe kur rritet, bie. Prandaj, ndryshe nga ç'ishte rasti me motorin e shuntit, për të rritur shpejtësinë e rrotullimit të motorit të serisë, është e nevojshme të zvogëlohet rezistenca e qarkut të induktorit duke nxjerrë reostatin rregullues. Për të zvogëluar shpejtësinë e rrotullimit të një motori të serisë, është e nevojshme të rritet rezistenca e qarkut të induktorit duke futur një reostat rregullues.

Oriz. 364

173.3. Shpjegoni pse një motor serik nuk mund të funksionojë në mënyrë të papunë ose me një ngarkesë të vogël, por një motor shant mund.

Tabela 8. Përparësitë, disavantazhet dhe aplikimet e motorëve lloje të ndryshme

Si përfundim, ne krahasojmë në formën e një tabele. 8 avantazhet dhe disavantazhet kryesore të llojeve të ndryshme të motorëve elektrikë që kemi shqyrtuar në këtë kapitull dhe fushat e aplikimit të tyre.

Le të shqyrtojmë më në detaje karakteristikat e motorit të ngacmimit paralel, të cilat përcaktojnë vetitë e tij të funksionimit.

Shpejtësia dhe karakteristikat mekanike të motorit përcaktohen nga barazitë (7) dhe (9), të paraqitura në artikullin "", me U= konst dhe i në = konst. Në mungesë të rezistencës shtesë në qarkun e armaturës, këto karakteristika quhen natyrore.

Nëse furçat janë në neutralin gjeometrik, me një rritje Unë dhe rrjedha Ф δ do të ulet disi për shkak të veprimit të reaksionit të armaturës tërthore. Si rezultat, shpejtësia n, sipas shprehjes (7), të paraqitur në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth motorëve DC", do të priret të rritet. Nga ana tjetër, rënia e tensionit R një × Unë dhe shkakton ulje të shpejtësisë. Kështu, tre lloje të karakteristikave të shpejtësisë janë të mundshme, të paraqitura në Fig. një: 1 - me mbizotërim ndikimi R një × Unë a; 2 – me kompensim reciprok të ndikimit R një × Unë a dhe zvogëlimi Ф δ ; 3 - me mbizotërimin e ndikimit të uljes së Ф δ .

Për faktin se ndryshimi në Ф δ është relativisht i vogël, karakteristikat mekanike n = f(M) të një motori ngacmues paralel, të përcaktuar nga ekuacioni (9) i paraqitur në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth motorëve DC", me U= konst dhe i c = konstit përkojnë në pamje me karakteristikat n = f(Unë a) (Figura 1). Për të njëjtën arsye, këto karakteristika janë pothuajse të drejtpërdrejta.

Shikoni karakteristikat 3 (Figura 1) janë të papranueshme në kushtet e funksionimit të qëndrueshëm (shih artikullin ""). Prandaj, motorët e ngacmimit paralel prodhohen me karakteristika pak në rënie të formës 1 (foto 1). Në makinat moderne shumë të përdorura, për shkak të ngopjes mjaft të fortë të dhëmbëve të armaturës, ndikimi i reagimit tërthor të armaturës mund të jetë aq i madh sa një karakteristikë e formës 1 (Figura 1) është e pamundur. Pastaj, për të marrë një karakteristikë të tillë, në polet vendoset një dredha-dredha ngacmuese e serisë së dobët të një përfshirjeje bashkëtingëllore, forca magnetizuese e së cilës është deri në 10% të forcës magnetizuese të mbështjelljes paralele të ngacmimit. Në këtë rast, ulja e F δ nën ndikimin e reaksionit të armaturës tërthore kompensohet pjesërisht ose plotësisht. Një dredha-dredha e tillë e ngacmimit të serisë quhet stabilizuese, dhe një motor me një dredha-dredha të tillë quhet ende një motor ngacmimi paralel.

Ndryshimi i shpejtësisë së rrotullimit Δ n(figura 1) kur ndryshoni nga botaci ( Unë a = Unë a0) në ngarkesën e vlerësuar ( Unë a = Unë a) për një motor ngacmimi paralel, kur funksionon me një karakteristikë natyrore, është i vogël dhe arrin në 2 - 8% të n n. Karakteristikat e tilla me rënie të dobët quhen të ngurtë. Motorët e ngurtë të ngacmimit paralel përdoren në instalimet në të cilat shpejtësia e rrotullimit kërkohet të mbetet afërsisht konstante kur ndryshon ngarkesa (makinat e prerjes së metaleve, etj.).

Figura 2. Karakteristikat mekanike dhe të shpejtësisë së një motori ngacmues paralel me rrjedha të ndryshme ngacmimi

Kontrolli i shpejtësisë me reduktim të fluksit

Kontrolli i shpejtësisë duke dobësuar fluksin magnetik zakonisht kryhet duke përdorur një reostat në qarkun e ngacmimit. R r.v (shih figurën 1, b në artikullin "" dhe figurën 1 në artikullin "Nisja e motorëve DC"). Në mungesë të rezistencës shtesë në qarkun e armaturës ( R ra = 0) dhe U= karakteristikat konst n = f(Unë a) dhe n = f(M), të përcaktuara nga barazitë (7) dhe (9), të paraqitura në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth motorëve DC", për vlera të ndryshme R r.v, i në ose Ф δ kanë formën e paraqitur në figurën 2. Të gjitha karakteristikat n = f(Unë a) konvergojnë në boshtin x ( n= 0) në një pikë të përbashkët me një rrymë shumë të madhe Unë a, i cili, sipas shprehjes (5), të paraqitur në artikullin "Informacion i përgjithshëm për motorët DC", është i barabartë me

Unë a = U / R a.

Megjithatë, vetitë mekanike n = f(M) prerë boshtin x në pika të ndryshme.

Karakteristika më e ulët në figurën 2 korrespondon me rrjedhën nominale. vlerat n në gjendje të qëndrueshme të funksionimit korrespondojnë pikat e kryqëzimit të karakteristikave të konsideruara me kurbën M st = f(n) për një makinë pune të lidhur me motorin (vijë e trashë e ndërprerë në figurën 2).

Pika boshe e motorit ( M = M 0 , Unë a = Unë a0) shtrihet disi në të djathtë të boshtit y në figurën 2. Me një rritje të shpejtësisë së rrotullimit n për shkak të rritjes së humbjeve mekanike M 0 dhe Unë a0 rritet gjithashtu (vija e hollë e ndërprerë në figurën 2).

Nëse në këtë mënyrë, me ndihmën e një çift rrotullues të aplikuar nga jashtë, filloni të rrisni shpejtësinë e rrotullimit n, pastaj E a [shih shprehjen (6) në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth motorëve DC"] do të rritet, dhe Unë një dhe M do të ulet, sipas barazive (5) dhe (8), të paraqitura në artikullin "Informacion i përgjithshëm për motorët DC". Në Unë a = 0 dhe M= 0 humbjet mekanike dhe magnetike të motorit mbulohen nga hyrja në bosht fuqia mekanike, dhe me një rritje të mëtejshme të shpejtësisë Unë një dhe M do të ndryshojë shenjën dhe motori do të kalojë në mënyrën e funksionimit të gjeneratorit (seksionet e karakteristikave në figurën 2 në të majtë të boshtit y).

Motorët e aplikimit të përgjithshëm lejojnë, sipas kushteve të ndërrimit, kontrollin e shpejtësisë me anë të fushës dobësimin brenda 1: 2. Motorët prodhohen edhe me kontroll të shpejtësisë në këtë mënyrë deri në 1: 5 ose edhe 1: 8, por në këtë rast për të kufizuar tension maksimal midis pllakave të kolektorit, është e nevojshme të rritet hendeku i ajrit, të rregullohet rrjedha sipas grupe individuale polet (shih artikullin "Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit dhe qëndrueshmërisë së funksionimit të motorëve DC") ose aplikoni një dredha-dredha kompensimi. Kjo rrit koston e motorit.

Kontrolli i shpejtësisë nga rezistenca në qarkun e armaturës, karakteristikat mekanike artificiale dhe shpejtësia

Nëse një rezistencë shtesë përfshihet në seri në qarkun e armaturës R ra (Figura 3, a), atëherë në vend të shprehjeve (7) dhe (9), të paraqitura në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth motorëve DC", marrim

(1)

(2)

Rezistenca R ra mund të rregullohet dhe duhet të projektohet për punë e gjatë. Qarku i ngacmimit duhet të lidhet me tensionin e rrjetit.

Figura 3. Skema për kontrollin e shpejtësisë së rrotullimit të një motori ngacmues paralel duke përdorur rezistencën në qarkun e armaturës ( a) dhe karakteristikat përkatëse mekanike dhe të shpejtësisë ( b)

Specifikimet n = f(M) dhe n = f(Unë dhe për kuptime të ndryshme R pa = konst në U= konst dhe i in = const janë paraqitur në figurën 3, b (R pa1< R pa2< R pa3). Karakteristika e sipërme ( R pa = 0) është e natyrshme. Secila prej karakteristikave kalon boshtin x ( n= 0) në pikën për të cilën

Vazhdimi i këtyre karakteristikave nën boshtin e abshisës në figurën 3 korrespondon me frenimin e motorit nga kundërrryma. Në këtë rast n < 0, э. д. с. E a ka shenjën e kundërt dhe i shtohet tensionit të rrjetit U, si rezultat i së cilës

dhe çift rrotullues i motorit M vepron kundër drejtimit të rrotullimit dhe për këtë arsye është frenues.

Nëse jeni boshe ( Unë a = Unë a0) me ndihmën e çift rrotullues të aplikuar nga jashtë, filloni të rrisni shpejtësinë e rrotullimit, pastaj së pari arrihet modaliteti Unë a = 0 dhe më pas Unë a do të ndryshojë drejtimin dhe makina do të kalojë në modalitetin e gjeneratorit (seksionet e karakteristikave në figurën 3, b në të majtë të boshtit y).

Siç mund të shihet nga figura 3, b, kur ndizet R karakteristikat ra bëhen më pak të ngurtë, dhe kur vlera të mëdha R ra - në rënie të pjerrët, ose i butë.

Nëse kurba e momentit të rezistencës M st = f(n) ka formën e treguar në Figurën 3, b vijë e trashë e ndërprerë, pastaj vlerat n nën funksionimin e gjendjes së qëndrueshme për çdo vlerë R ra përcaktohen nga pikat e kryqëzimit të kurbave përkatëse. Më shumë R ra, aq më pak n dhe nën koeficientin veprim i dobishëm(k.p.d.).

Kontrolli i shpejtësisë duke ndryshuar tensionin e armaturës

Kontrolli i shpejtësisë duke ndryshuar tensionin e armaturës mund të kryhet duke përdorur njësinë gjenerator-motor (G-D), e quajtur edhe njësia Leonard (Figura 4). Në këtë rast, lëvizësi kryesor PD(rryma alternative, djegia e brendshme, etj.) rrotullon një gjenerator DC me një shpejtësi konstante G. Armatura e gjeneratorit e lidhur drejtpërdrejt me armaturën e motorit DC D, i cili shërben si shtytës i makinës së punës RM. Mbështjelljet e ngacmimit të gjeneratorit OVG dhe motori ATS mundësuar nga një burim i pavarur - një rrjet DC (Figura 4) ose nga ngacmuesit (gjeneratorët e vegjël DC) në boshtin e lëvizësit kryesor PD. Kontrolli i rrymës së ngacmimit të gjeneratorit i v.g duhet të kryhet praktikisht nga zero (në figurën 4 duke përdorur një reostat të lidhur sipas një qarku potenciometrik). Nëse është e nevojshme të rikthehet motori, mund të ndryshoni polaritetin e gjeneratorit (në figurën 4, duke përdorur çelësin P).

Figura 4. Skema e njësisë "gjenerator - motor" për kontrollin e shpejtësisë së një motori të pavarur ngacmues

Fillimi i motorit D dhe rregullimi i shpejtësisë së tij kryhet si më poshtë. Në maksimum i e.d dhe i v.g = 0 nisni motorin primar PD. Më pas rriteni ngadalë i v.g, dhe me një tension të vogël të gjeneratorit U motorri D do të hyjë në rotacion. Duke përshtatur më tej, U deri në U = U n, mund të merrni çdo shpejtësi të motorit deri në n = n n. Rritje të mëtejshme n e mundur duke reduktuar i o.d. Për të kthyer motorin, zvogëloni i c.g në zero, kaloni OVG dhe të rritet përsëri i c.d nga vlera i c.g = 0.

Kur makinë pune krijon një ngarkesë të mprehtë pulsuese (për shembull, disa mullinj rrotullimi) dhe është e padëshirueshme që majat e ngarkesës të transferohen plotësisht te lëvizësi kryesor ose te rrjeti AC, motori D mund të pajiset me një volant (njësia G-D-M, ose njësia Leonard-Ilgner). Në këtë rast, kur zvogëlohet n gjatë ngarkesës maksimale, një pjesë e kësaj ngarkese mbulohet nga energjia kinetike e volantit. Efikasiteti i volantit do të jetë më i madh me një reagim më të butë të motorit. PD ose D.

V Kohët e fundit gjithnjë e më shumë motori PD dhe gjenerator G zëvendësohet nga një ndreqës gjysmëpërçues me tension i rregullueshëm. Në këtë rast quhet edhe agregati në fjalë valvul (tiristor) përzënë.

Njësitë e konsideruara përdoren kur është e nevojshme të kontrollohet shpejtësia e rrotullimit të motorit me efikasitet të lartë në një gamë të gjerë - deri në 1: 100 ose më shumë (makina të mëdha metalprerëse, mullinj rrotullimi, etj.).

Vini re se ndryshimi U për të rregulluar n sipas skemës së figurës 1, b treguar në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth gjeneratorëve DC" dhe Figura 3, a, nuk jep rezultatet e dëshiruara, pasi njëkohësisht me ndryshimin e tensionit të qarkut të armaturës, ai ndryshon proporcionalisht U edhe rryma e ngacmimit. Që nga rregullorja U mund të nxirret vetëm nga vlera U = U n poshtë, atëherë së shpejti qarku magnetik do të ngopet, si rezultat i të cilit U dhe i do të ndryshojnë proporcionalisht me njëri-tjetrin. Sipas ekuacionit (7) të paraqitur në artikullin "Informacion i përgjithshëm rreth motorëve DC"), n ndërsa nuk ndryshon ndjeshëm.

Kohët e fundit, të ashtuquajturat kontrolli i impulsit Motorët DC. Në këtë rast, qarku i armaturës së motorit mundësohet nga një burim i rrymës së drejtpërdrejtë me tension konstant përmes tiristorëve, të cilët në mënyrë periodike, me një frekuencë 1 - 3 kHz, ndizen dhe fiken. Për të zbutur lakoren e rrymës së armaturës, kondensatorët janë të lidhur me kapëset e saj. Tensioni në terminalet e armaturës në këtë rast është praktikisht konstant dhe proporcional me raportin e kohës së ndezjes së tiristorit me kohën e të gjithë ciklit. Në këtë mënyrë, metoda e impulsit ju lejon të rregulloni shpejtësinë e rrotullimit të motorit kur ai furnizohet nga një burim me tension konstant në një gamë të gjerë pa një reostat në qarkun e armaturës dhe praktikisht pa humbje shtesë. Në të njëjtën mënyrë, pa një reostat fillestar dhe pa humbje shtesë, motori mund të ndizet.

Metoda e kontrollit të impulsit është ekonomikisht shumë e dobishme për kontrollin e motorëve që funksionojnë në mënyra të shpejtësisë së ndryshueshme me nisje të shpeshta, për shembull, në automjetet e elektrizuara.

Figura 5. Performanca e motorit të ngacmimit paralel P n = 10 kW, U n = 200 V, n n = 950 rpm

Karakteristikat e funksionimit

Kurbat e performancës janë kurba të konsumit të energjisë P 1 , konsumi aktual Unë, shpejtësi n, moment M, dhe efikasitetin η nga fuqia e dobishme P 2 në U= pozicionet konstante dhe konstante të reostateve rregulluese. Performanca e një motori me ngacmim paralel me fuqi të ulët në mungesë të rezistencës shtesë në qarkun e armaturës është paraqitur në Figurën 5.

Njëkohësisht me rritjen e fuqisë së boshtit P 2 po rritet dhe momenti në bosht M. Që me një rritje P 2 dhe M shpejtësia n zvogëlohet pak, M ∼ P 2 / n rritet pak më shpejt P 2. Rrit P 2 dhe M, natyrisht, shoqërohet me një rritje të rrymës motorike Unë. proporcionalisht Unë rritet edhe fuqia e konsumuar nga rrjeti P një. ne boshe ( P 2 = 0) efikasiteti η = 0, pastaj me rritje P 2, në fillim, η rritet me shpejtësi, por në ngarkesa të larta, për shkak të një rritje të madhe të humbjeve në qarkun e armaturës, η fillon të ulet përsëri.

Diagrami i motorit.

Skema e motorit të ngacmimit paralel është paraqitur në fig. 1.25. Dredha-dredha e armaturës dhe mbështjellja e ngacmimit janë të lidhura paralelisht. Në këtë qark: I është rryma e konsumuar nga motori nga rrjeti, I I është rryma e armaturës, I në është rryma e ngacmimit. Nga ligji i parë i Kirchhoff rrjedh se unë \u003d I I + I c.

Karakteristikë mekanike natyrore. Karakteristika mekanike natyrore përshkruhet me formulën (1.6).

Në gjendje boshe, M \u003d 0 dhe n x \u003d U / C E F.

Nëse Ф = konst, atëherë ekuacioni i karakteristikave mekanike merr formën:

n = nX– bM, (1.8)

ku b = R i / C E F.

Nga (1.8) rrjedh se karakteristika mekanike (Fig. 1.26, drejtëza 1) është një drejtëz me kënd pjerrësi a dhe pjerrësi b. Meqenëse R I është i vogël për motorët DC, me një rritje të ngarkesës në bosht, shpejtësia e rrotullimit n ndryshon pak - karakteristikat e këtij lloji quhen "të vështira".

Rryma e konsumuar nga motori nga rrjeti praktikisht rritet në proporcion me çift rrotullues të ngarkesës. Në të vërtetë, M » M em \u003d C m I I F, dhe meqenëse motori i ngacmimit paralel F \u003d qëndron, atëherë I I ~ M.

Kontrolli i shpejtësisë.

Kontrolli i shpejtësisë është i mundur nga (1.6) në tre mënyra: duke ndryshuar fluksin magnetik të poleve kryesore Ф, duke ndryshuar rezistencën e qarkut të armaturës RI dhe duke ndryshuar tensionin U të furnizuar në qarkun e armaturës (ndryshimi n për shkak të ndryshimi i momentit të ngarkesës M nuk përfshihet në konceptin e rregullimit).

Rregullimi i n duke ndryshuar fluksin magnetik F kryhet duke përdorur reostatin rregullues R p. Me një rritje të rezistencës së reostatit, rryma e ngacmimit I në dhe fluksi magnetik i poleve kryesore Ф zvogëlohen. Kjo çon, së pari, në një rritje të shpejtësisë së punës n x dhe, së dyti, në një rritje të koeficientit b, d.m.th. për të rritur këndin e prirjes së karakteristikës mekanike. Megjithatë, b mbetet i vogël dhe ngurtësia e karakteristikave mekanike ruhet. Në fig. 1.28, përveç karakteristikës natyrore 1, që korrespondon me fluksin magnetik maksimal F, tregohet një familje karakteristikash mekanike 2-4, të marra me një fluks magnetik të reduktuar. Nga karakteristikat rezulton se duke ndryshuar fluksin magnetik është e mundur vetëm të rritet shpejtësia e rrotullimit në lidhje me karakteristikën natyrore. Në praktikë, shpejtësia e rrotullimit me këtë metodë mund të rritet jo më shumë se 2 herë, pasi një rritje e shpejtësisë çon në një përkeqësim të ndërrimit dhe madje dëmtim mekanik makina.

Një mënyrë tjetër për të kontrolluar shpejtësinë lidhet me përfshirjen në seri me armaturën e reostatit rregullues R i.r (reostati fillestar Rp është i papërshtatshëm për këtë qëllim, pasi është projektuar për një funksionim afatshkurtër). Formula (1.6) pastaj merr formën:

n= ,

prej nga rrjedh se shpejtësia në boshe për çdo rezistencë R i.r është e njëjtë, dhe koeficienti b dhe, rrjedhimisht, pjerrësia e karakteristikave mekanike 5-7 rritet (Fig. 1.26). Rregullimi i shpejtësisë në këtë mënyrë çon në një ulje të shpejtësisë në raport me karakteristikën natyrore. Përveç kësaj, është joekonomike, pasi shoqërohet me një humbje të madhe të fuqisë (R i.r I) në reostatin e kontrollit, përmes të cilit rrjedh e gjithë rryma e armaturës.

Mënyra e tretë për të kontrolluar shpejtësinë është një ndryshim reostatik në tensionin e furnizuar në armaturë. Është e mundur vetëm kur armatura e motorit mundësohet nga një burim i veçantë, voltazhi i të cilit mund të rregullohet. Si një burim i rregulluar, përdoren gjeneratorë të veçantë të krijuar posaçërisht për këtë motor ose valvola të kontrolluara (tiratronet, ndreqësit e merkurit, tiristorët). Në rastin e parë, formohet një sistem makinash, i quajtur Sistemi G-D(gjenerator - motor), (Fig. 1.27). Përdoret për kontroll të qetë mbi një gamë të gjerë shpejtësish të motorëve të fuqishëm DC dhe në sisteme kontroll automatik. Sistemi i kontrollit me valvula të kontrolluara HC (Fig. 1.28) përdoret për të kontrolluar shpejtësinë e motorëve me fuqi më të ulët. Avantazhi i tij është ekonomia e madhe.

Rregullimi i shpejtësisë së rrotullimit duke ndryshuar U është praktikisht i mundur vetëm në drejtim të zvogëlimit, pasi një rritje e tensionit mbi vlerën nominale është e papranueshme për shkak të një përkeqësimi të mprehtë të ndërrimit. Nga (1.9) rrjedh se kur tensioni ulet, shpejtësia e punës n x zvogëlohet dhe pjerrësia e karakteristikave mekanike 8-10 nuk ndryshon (shih Fig. 1.26), ato mbeten të ngurtë edhe kur tension i ulët. Gama e kontrollit (n max / n min) në këtë mënyrë është 6:1-8:1. Mund të zgjerohet ndjeshëm duke përdorur qarqe speciale të reagimit.

Karakteristikë rregulluese.

Karakteristika rregulluese n=f(I c) e motorit të ngacmimit paralel është paraqitur në fig. 1.29.

Karakteri i tij përcaktohet nga varësia (1.5), nga e cila rezulton se frekuenca e rrotullimit është në përpjesëtim të zhdrejtë me fluksin magnetik dhe, rrjedhimisht, me rrymën e ngacmimit Ic. Kur rryma e ngacmimit I në \u003d 0, e cila mund të jetë kur qarku i ngacmimit prishet, fluksi magnetik është i barabartë me F ost-in e mbetur dhe shpejtësia e rrotullimit bëhet aq e lartë sa motori mund të shkatërrohet mekanikisht - një fenomen i ngjashëm quhet hapësira e motorit.

Fizikisht, fenomeni i ndarjes shpjegohet me faktin se çift rrotullimi (1.2) me një ulje të fluksit magnetik, duket se duhet të ulet, megjithatë, rryma e armaturës I i \u003d (U - E) / R i rritet më shumë në mënyrë të konsiderueshme, pasi E (1.1) zvogëlohet dhe diferenca U – E rritet në një masë më të madhe (zakonisht E »0.9 U).

mënyrat e frenimit.

Mënyrat e frenimit të motorit ndodhin kur çift rrotullimi elektromagnetik i zhvilluar nga motori vepron kundër drejtimit të rrotullimit të armaturës. Ato mund të ndodhin gjatë funksionimit të motorit kur ndryshojnë kushtet e funksionimit, ose mund të krijohen artificialisht për të ulur shpejt shpejtësinë, për të ndaluar ose për ta kthyer motorin.

Tre mënyra frenimi janë të mundshme për motorin shunt: frenim rigjenerues me kthim të energjisë në rrjet, frenim i rrymës së kundërt dhe frenim dinamik.

Gjeneratorfrenimi ndodh kur shpejtësia e armaturës n bëhet më e madhe se shpejtësia në gjendjen ideale (d.m.th., në M pr \u003d 0) boshe n x (n> n x). Kalimi në këtë mënyrë nga modaliteti i motorit është i mundur, për shembull, kur ulni ngarkesën, kur momenti i krijuar nga ngarkesa aplikohet në armaturë në të njëjtin drejtim si momenti elektromagnetik i motorit, d.m.th. kur çift rrotullimi i ngarkesës vepron në përputhje me çift rrotullues elektromagnetik të motorit dhe ai merr shpejtësi më të madhe se n x. Nëse n>nx , atëherë E>U c (ku U c është voltazhi i rrjetit) dhe rryma e motorit ndryshon shenjën e saj (1.4) - çift rrotullimi elektromagnetik nga çift rrotullimi bëhet frenues dhe makina kalon nga modaliteti i motorit në modalitetin e gjeneratorit dhe transferon energjinë në rrjet (rikuperimi i energjisë). Kalimi i makinës nga modaliteti i motorit në modalitetin e gjeneratorit ilustrohet nga karakteristikat mekanike (Fig. 1.30). Lëreni në modalitetin e motorit një pikë pune 1; korrespondon me momentin M. Nëse shpejtësia e rrotullimit rritet, atëherë pika e funksionimit sipas karakteristikës 1 nga kuadranti I kalon në kuadrantin II, për shembull, në pikën e funksionimit a 2, e cila i përgjigjet shpejtësisë së rrotullimit n' dhe frenimit. çift ​​rrotullues - М΄.

Frenimiopozita ndodh në një motor në lëvizje kur drejtimi i armaturës ose rrymës së fushës është i kundërt. Në këtë rast, momenti elektromagnetik ndryshon shenjën dhe bëhet frenues.

Funksionimi i motorit me drejtim i kundërt rrotullimi korrespondon me karakteristikat mekanike të vendosura në kuadratet II dhe III (për shembull, karakteristika natyrore 2 në Fig. 1.30).

Një kalim i papritur në këtë karakteristikë është praktikisht i papranueshëm, pasi shoqërohet nga një rritje tepër e madhe e rrymës dhe çift rrotullues frenues. Për këtë arsye, njëkohësisht me ndërrimin e njërës prej mbështjelljeve, në qarkun e armaturës përfshihet një rezistencë shtesë R ext, duke kufizuar rrymën e armaturës.

Karakteristika mekanike e modalitetit me R ext ka një pjerrësi të madhe (vija e drejtë 3). Kur kaloni në modalitetin e kundërt, shpejtësia e rrotullimit n nuk mund të ndryshojë në momentin e parë (për shkak të inercisë së armaturës) dhe pika e funksionimit nga pozicioni a 1 do të shkojë në pozicionin a 3 nga veçori e re. Për shkak të paraqitjes së M torus, shpejtësia e rrotullimit n do të bjerë me shpejtësi derisa pika e funksionimit a 3 të zhvendoset në pozicionin a 4 që korrespondon me ndalimin e motorit. Nëse në këtë moment motori nuk shkëputet nga burimi i energjisë, atëherë armatura do të ndryshojë drejtimin e rrotullimit. Makina do të fillojë të funksionojë në modalitetin e motorit me drejtimin e ri të rrotullimit dhe pika e saj e funksionimit a 5 do të jetë në karakteristikën mekanike 3 në kuadrantin III.

dinamikefrenimi ndodh kur armatura e motorit shkëputet nga rrjeti dhe mbyllet në rezistencën dinamike të frenimit R d.t. Ekuacioni karakteristik (1.6) merr formën:

n=

që i përgjigjet një familjeje rreshtash 4 (për R d.t. të ndryshëm) që kalojnë nëpër origjinë. Kur kaloni në këtë mënyrë, pika e funksionimit a 1 kalon në një nga karakteristikat 4, për shembull, në pikën a 6, dhe më pas lëviz përgjatë vijës së drejtë 4 në zero. Armatura e motorit frenohet në një ndalesë të plotë. Duke ndryshuar rezistencën R d.t, mund të rregulloni rrymën e armaturës dhe shpejtësinë e frenimit.

Rryma që rrjedh në mbështjelljen e ngacmimit të poleve kryesore krijon një fluks magnetik. Makinat elektrike DC duhet të dallohen nga metoda e ngacmimit dhe skema e ndezjes së mbështjelljes së ngacmimit.

Gjeneratorët DC mund të kryhen me ngacmim të pavarur, paralel, serik dhe të përzier. Duhet të theksohet se tani përdorimi i gjeneratorëve DC si burime të energjisë është shumë i kufizuar.

Dredha-dredha ngacmuese Gjenerator DC me ngacmim të pavarur merr energji nga një burim i pavarur - një rrjet DC, një ngacmues special, një konvertues, etj. (Fig. 1, a). Këta gjeneratorë përdoren në sisteme të fuqishme kur tensioni i ngacmimit duhet të zgjidhet i ndryshëm nga tensioni i gjeneratorit, në sistemet që ushqehen nga gjeneratorë dhe burime të tjera.

Vlera e rrymës së ngacmimit të gjeneratorëve të fuqishëm është 1.0-1.5% e rrymës së gjeneratorit dhe deri në dhjetëra për qind për makinat me fuqi rreth dhjetëra vat.

Oriz. 1. Skemat e gjeneratorëve DC: a - me ngacmim të pavarur; b - me ngacmim paralel; c - me ngacmim sekuencial; g - me ngacmim të përzier P - konsumatorët

Në G gjenerator me ngacmim paralel mbështjellja e ngacmimit ndizet nga voltazhi i vetë gjeneratorit (shih Fig. 1, b). Rryma e armaturës I i është e barabartë me shumën e rrymave të ngarkesës I p dhe rrymës së ngacmimit I në: I i \u003d I p + I në

Gjeneratorët zakonisht prodhohen për fuqi mesatare.

Dredha-dredha ngacmuese gjenerator me ngacmim serie lidhet në seri me qarkun e armaturës dhe rrjedh rreth e rrotull nga rryma e armaturës (Fig. 1, c). Procesi i vetë-ngacmimit të gjeneratorit vazhdon shumë shpejt. Gjeneratorë të tillë praktikisht nuk përdoren. Në fillim të zhvillimit të energjisë, ajo u përdor Sistemi i transmetimit të energjisë me gjeneratorë dhe motorë të lidhur në seri ngacmim sekuencial.

Gjeneratori me ngacmim të përzier ka dy dredha-dredha ngacmuese - ORP paralele dhe OVR serike zakonisht me përfshirje bashkëtingëllore (Fig. 1, d). Dredha-dredha paralele mund të lidhet para mbështjelljes serike ("shunt i shkurtër") ose pas saj ("shunt i gjatë"). MMF i mbështjelljes së serisë është zakonisht i vogël dhe është projektuar vetëm për të kompensuar rënien e tensionit në armaturë nën ngarkesë. Gjeneratorë të tillë tani gjithashtu praktikisht nuk përdoren.

Qarqet e ngacmimit për motorët DC janë të ngjashme me qarqet për gjeneratorët. fuqi të lartë kryhet normalisht me stimulim të pavarur. Me motorët shunt, mbështjellja e fushës mundësohet nga i njëjti burim energjie si motori. Dredha-dredha e ngacmimit lidhet drejtpërdrejt me tensionin e burimit të energjisë në mënyrë që ndikimi i rënies së tensionit në rezistencën e fillimit të mos ndikojë (Fig. 2).

Oriz. 2. Diagrami i motorit DC me ngacmim paralel

Rryma e rrjetit Ic përbëhet nga rryma e armaturës I I dhe rryma e ngacmimit I c.

Skema motorike e ngacmimit sekuencial ngjashëm me diagramin në Fig. 1, c. Për shkak të mbështjelljes së serisë, çift rrotullimi nën ngarkesë rritet më shumë sesa me motorët e shantazhit, ndërsa shpejtësia e rrotullimit zvogëlohet. Kjo veti e motorëve përcakton aplikimin e tyre të gjerë në lëvizjet tërheqëse të lokomotivave elektrike: në lokomotivat elektrike të linjës kryesore, transportin urban, etj. Rënia e tensionit në mbështjelljen e ngacmimit në vlerësuarat aktualeështë disa për qind e tensionit nominal.

Motorë me ngacmim të përzier për shkak të pranisë së një dredha-dredha serike, në një farë mase ato kanë vetitë e motorëve të ngacmimit të serisë. Aktualisht, ato praktikisht nuk përdoren. Motorët e ngacmimit paralel ndonjëherë ato bëhen me një mbështjellje stabilizuese (seri), të lidhur në përputhje me mbështjelljen paralele të ngacmimit, për të siguruar funksionim më të qetë gjatë kulmit të ngarkesës. MMF e një dredha-dredha të tillë stabilizuese është e vogël - disa përqind e MMF kryesore.

Ngacmimi i motorit DC është tipar dallues motorë të tillë. Karakteristikat mekanike varen nga lloji i ngacmimit makina elektrike rrymë e vazhdueshme. Ngacmimi mund të jetë seri paralele e përzier dhe e pavarur. Lloji i ngacmimit nënkupton se në çfarë sekuence janë ndezur mbështjelljet e armaturës dhe rotorit.

Me ngacmim paralel, mbështjelljet e armaturës dhe të rotorit janë të lidhura paralelisht me njëri-tjetrin me të njëjtin burim aktual. Meqenëse mbështjellja e ngacmimit ka më shumë kthesa se mbështjellja e ankorimit, rryma që rrjedh në të është e papërfillshme. Në qark, mund të përfshihen si mbështjellja e rotorit ashtu edhe mbështjellja e armaturës, rezistenca rregulluese.

Figura 1 - qark paralel i ngacmimit të një makine DC

Dredha-dredha e ngacmimit mund të lidhet gjithashtu me një burim të veçantë të rrymës. Në këtë rast, ngacmimi do të quhet i pavarur. Një motor i tillë do të ketë karakteristika të ngjashme me një motor që përdor një magnet të përhershëm. Shpejtësia e rrotullimit të një motori me ngacmim të pavarur, si ajo e një motori me ngacmim paralel, varet nga rryma e armaturës dhe fluksi magnetik kryesor. Fluksi kryesor magnetik krijohet nga dredha-dredha e rotorit.

Figura 2 - qark i pavarur ngacmues i një makine DC

Shpejtësia e rrotullimit mund të rregullohet duke përdorur një reostat të përfshirë në qarkun e armaturës, duke ndryshuar kështu rrymën në të. Ju gjithashtu mund të rregulloni rrymën e ngacmimit, por këtu duhet të keni kujdes. Që kur është reduktuar tepër ose mungesë totale si rezultat i një ndërprerjeje në telin e furnizimit, rryma në armaturë mund të rritet në vlera të rrezikshme.

Gjithashtu, me një ngarkesë të vogël në bosht ose në gjendje boshe, shpejtësia e rrotullimit mund të rritet aq shumë sa mund të çojë në shkatërrim mekanik të motorit.

Nëse mbështjellja e ngacmimit është e lidhur në seri me spirancën, atëherë një ngacmim i tillë quhet sekuencial. Në këtë rast, e njëjta rrymë rrjedh përmes armaturës dhe mbështjelljes së ngacmimit. Kështu, fluksi magnetik ndryshon me ngarkesën e motorit. Prandaj, shpejtësia e motorit do të varet nga ngarkesa.

Figura 3 - qarku i ngacmimit të serisë së një makine DC

Motorët me një ngacmim të tillë nuk duhet të ndizen në gjendje boshe ose me një ngarkesë të vogël në bosht. Ato përdoren në rast se kërkohet një çift rrotullues i madh fillestar ose aftësia për të përballuar mbingarkesat afatshkurtra.

Ngacmimi i përzier përdor motorë që kanë dy mbështjellje në çdo pol. Ato mund të ndizen në mënyrë që flukset magnetike të mblidhen dhe zbresin.

Figura 4 - qark i përzier ngacmimi i një makine DC

Në varësi të mënyrës se si korrelojnë flukset magnetike, një motor me ngacmim të tillë mund të funksionojë si një motor me ngacmim serik ose paralel. E gjitha varet nga situata, nëse keni nevojë për një çift rrotullues të madh fillestar, një makinë e tillë funksionon në mënyrën e ndezjes së bashkëtingëlloreve të mbështjelljes. Nëse është e nevojshme shpejtësi konstante rrotullimi, me një ngarkesë që ndryshon dinamikisht, mbështjelljet ndizen në drejtim të kundërt.

Në makinat DC, ju mund të ndryshoni drejtimin e rotorit. Për ta bërë këtë, ju duhet të ndryshoni drejtimin e rrymës në një nga mbështjelljet. Ankorimi ose ngacmimi. Duke ndryshuar polaritetin, drejtimi i rrotullimit të motorit mund të arrihet vetëm në një motor me ngacmim të pavarur, ose në të cilin përdoret një magnet i përhershëm. Në skemat e tjera të kalimit, një nga mbështjelljet duhet të ndërrohet.

Rryma e fillimit në një makinë DC është mjaft e madhe, kështu që duhet të fillohet me një reostat shtesë për të shmangur dëmtimin e mbështjelljeve.