Upload
others
View
17
Download
4
Embed Size (px)
Citation preview
REGIMURILE TRANZITORIIALE MAŞINII DE CURENTCONTINUU
Pornirea motoarelor de curent continuu
Regimul tranzitoriu la pornire
Motorul cu excitaţie separată.
iE
uE
ΨAE
iA uA
ΨE
Rp
Se consideră excitaţia cuplată ,curentul de excitaţie este constant
Φ=Φ⋅=⋅=ΨpckIM eEAEAE
Φ⋅⋅++⋅= cpdt
diLiRu AAAAA
ω
AAAE icipC ⋅Φ⋅=⋅Ψ⋅=
rCCdtdpJ −=ω
Viteza unghiulară mecanicăpω=Ω
Cuplarea directa la retea
( )EAEAAA
A IMULsRI ⋅⋅−⋅+= ω1
( )ATssARAU
LsRUI
AA
AA ⋅+
=⋅+
=1
1
−
−== ATt
eARAUiA 1
La pornire ω = 0
( )α+ss1
−− te αα 11
205max ÷≅≈uU
Ii A
AN
A∆∆∆∆
Pornirea motoarelor electrice de cc.
Ap
Ap R
IUR −=
max
Dezavantajul cuplării directe la reţea:- şocul de curent foarte mare 5 …20 x IN
colectorul nu rezista decât la 2.5 x INlimitarea şocului de curent
- creşterea necontrolată a vitezei de rotaţie.
Metode de pornire - rezistenţa de pornire- reducerea tensiunii de alimentare
Pornire cu rezistenţa înseriată în circuitul rotorului
Valoarea rezistenţei
Np II 5.22max L≤
Pornirea motoarelor electrice de cc.
( )2Φ⋅
+⋅−Φ⋅=Ω
Φ⋅=
cpRARrC
cU
crCI
A
A
Curentul şi turaţia la sfârşitul procesului tranzitoriu
IA/IN
Ipmax1 2I0max
Ω0
3
I0max curentul de sarcină maximla care se poate scurtcircuitarezistenţa Rp fără a depăşicurentul maxim de pornire.
Pornirea motoarelor electrice de cc.Soluţia: modificarea în trepte a rezistenţei de pornire
Numărul treptelor şi valoarea treptelor de rezistenţă se determinăastfel încât curentul să varieze între două valori Ipmax si Ipmin > IN
1 Ipmin
IA/IN
Ipmax2
Ω0
3
Ω3
Ω
Ω1
Ω2
0
( )( )Φ⋅
+⋅−Ω=Ω
cRRI pAp 1min'
01
( )( )Φ⋅
+⋅−Ω=Ω
cRRI pAp 2max'
01
A
pA
pA
pAII
RRR
RRRR
p
p 3
2
1min
max+
==++
= L
A
pZA
Z
p
p
RRR
II +
=
min
max
Pornirea motoarelor electrice de cc.Dimensionarea treptelor de rezistenţă
Np II 5.22max L≤- se alege
- se calculează Ap
Ap R
IUR −=
max
- se alege numărul de trepte Z
- se calculează Z
A
pZA
p
p
RRR
II +
=
min
max
ppZ RR =
- se verificăΦ⋅
≥cCI r
p *05.1min
- se modifică Z
- se calculează treptele A
X
p
ppX R
II
R ⋅
−
= 1
min
max
Pornirea motoarelor electrice de cc.Pornirea prin reducerea tensiunii de alimentare
Valoarea minimă a tensiunii maxmin pAA IRU ⋅= ( ) ANA UU *2.01.0min L=
Creşterea tensiunii de la UAmin la UAN - în trepte- continuu
Ω2
1 Ipmin
IA/IN
Ipmax2
Ω0
3
ΩZ
Ω
Ω10
Foarte multe trepte de
tensiune:
( )minmax ppAA IIRU −⋅=∆
minAA UU ≤∆
Pornirea motoarelor electrice de cc.Modificarea continuă a tensiunii pentru a menţine curentul constant
1
IA/IN
Ipmax2
Ω0
3
ΩZ
Ω
0
Modificarea vitezei de rotaţie
Modificarea vitezei de rotaţie
( )2Φ⋅⋅−Φ⋅=Ω
Φ⋅=
cRrC
cUcrCI
AA
A
ΨE
iE
uE
ΨAE
iA uA
Φ⋅=Ψ⋅ cp AE
Modificarea vitezei de rotatie
∆Ω−Ω=Φ⋅⋅
−Φ⋅∆−
=Ω '0C
IRCUU p
Motoare cu excitaţie separată şi derivaţie
0.5
Ω2
IA/IN
∆Ω
1
Ω0
1.5
Ω1
Ω
U
0
UN
Modificarea tensiunii de alimentare
P2
P1
P2
P1
Bilanţul energetic la reducerea tensiunii de alimentareSe presupune cuplul rezistent constant
pb = pb
pFe > pFe
pM > pM
P2 > P2
P1 > P1
η ≅ η
Modificarea tensiunii de alimentare
∆Imax
∆uA
IA0
IA
Ω
Ω1Ω2
0
∆Ω
Ω0’
Motorul cu excitatie mixta
∆Imax
∆uA
Ω
Ω1
Ω2
∆Ω
IA00Motorul cu excitatie serie
IA
Caracteristicile statice
Modificarea rezistenţei rotoriceBilanţul energetic la creşterea rezistenţei rotorice.
Se presupune tensiunea sursei constantă,şi cuplul rezistent constant.
pR
P2
P1
P2
P1
pb = pb
pFe > pFe
pM > pM
P2 > P2
P1 = P1
η > η
Modificarea rezistenţei rotorice( )( ) ⇑
Φ⋅∆+⋅=⇓
∆+= 2c
RRJTRR
LT AAM
AA
AA
Curentul revine la valoarea iniţială.Turaţia se modifică ,acceleraţia unghiulară este diferităde zero în timpul procesului.
∆Ω
∆Imax
∆RA
IA0
IA
ΩΩ1
Ω2
0
Valoarea minimă acurentului este pozitivă
Şocul de curent esteredus.Variaţia în timp acurentului estela fel caîn cazul modificăriitensiunii de alimentare.
Modificarea rezistenţei rotorice
∆Imax
∆RA
IA0
IA
Ω
Ω1
Ω2
0
∆Ω
Ω0’
Motorul cu excitaţie mixtă
∆Imax
∆RA
Ω
Ω1
Ω2
∆Ω
IA00Motorul cu excitaţie serie
IA
Modificarea fluxului
∆Ω
∆Imax
∆uE
IA0
IA
Ω
Ω1
Ω’0
0
∆iA
Modificarea fluxuluiBilanţul energetic la scăderea fluxului.
P2
P1
P2
P1
η < η
pb < pb
pFe > pFe
pM < pM
P2 < P2
P1 < P1
Se presupune tensiunea sursei constantă şi cuplul rezistent constant.
Modificarea fluxului
∆Imax
∆uE
IA0
IA
Ω
Ω1Ω2
0
∆Ω
Ω0’
Motorul cu excitaţie mixtă
∆iA
∆Imax
∆Φ
IA0
IA
Ω
Ω1
Ω2
0
∆Ω
Motorul cu excitaţie mixtă
∆iA
Ω0’
Şuntarea excitaţiei serieReducerea tensiunii de excitaţie
Frânarea maşinilor de curentcontinuu
Metode de frânare
Scop reducerea vitezei, menţinerea vitezei
Rezultate oprirea utilajului, funcţionare la viteză
mai redusă, funcţionare la viteză
constantă.
Metode de frânare
FRÂNAREA
în regim de generator,energia cinetică
este transformată în maşina înenergie electrică şi disponibilă la borne
în regim de motor,maşina primeşte şienergie electrică şienergie cinetica
în funcţie decirculaţia
energiei electrice
Metode de frânare
Regim de generator independent; energia
electrică este consumatăîn rezistenţe. Frânarereostatică saudinamică
cuplat la sursa; energiaelectrică esterecuperată. Frânare curecuperare
Regim de motor energia electrică
consumată vadetermina micşorareaenergiei cinetice autilajului. Frânareprin contra-conectare
Posibilităţi de realizare
Frânare cu recuperareSe foloseşte pentru micşorarea şi limitarea vitezei;
Nu se modifică schema de conexiune a maşinii din regim de motor;
Reţeaua (sursa) de alimentare a maşinii trebuie să primeascăaceastă energie electrică.
Frânarea cu recuperare are locla viteza mai mare decât vitezaideală de mers în gol;
IF
Φ E uE
iE
ΦSuA
iA
U E
( )F
EcEE
FAA
IcCIRRUcIRU
⋅Φ⋅=⋅+=
Ω⋅Φ⋅+⋅=
Ecuaţiile în regim staţionar
Frânare cu recuperareΩ
Ω0’
IA
GeneratorMotor
Maşina cu excitaţie derivaţie
ΩΩ0
’
IA
GeneratorMotor
Maşina cu excitaţie mixtă.
Deci în acest regim nu pot lucra maşinile cu excitaţie mixtă;excitaţiile serie suplimentare se deconectează sau se scurtcircuitează;
Viteza ideală de mers în gol se poate modifica prin metode cunoscute;- modificarea tensiunii sursei,- modificarea fluxului.
Viteza în regim de frânare se poate modifica şi prin rezistenţeinseriate în circuitul rotoric
Frânare cu recuperareiF
ΦE
Maşina cu excitaţie serie
ui
ue
Rc
ΦEui
ue
Maşina cu excitaţie serie .
Ω0’
Motor
Ω
IA
Generator
La maşina cu excitaţie seriese modifică schema de conexiunea maşinii din regim de motor;
Excitaţie rămâne conectată !
In timpul modificării schemeimaşina nu dezvoltă cuplu
Se foloseşte la viteze mari.
Frânare dinamică sau reostaticăCircuitul rotoric al maşinii se decupleazăde la reţeaua (sursa) de alimentare şi labornele sale se conectează un reostat defrânare.
⊕
RFiF
ΦEui
ue
Rc
Θ
Maşina cu excitaţie derivaţie
F
EcE
FFA
IcCIRRU
cIRR
⋅Φ⋅=⋅+=
Ω⋅Φ⋅+⋅+=)()(0Energia electrică dată de maşină
se transforma în energie termicăîn maşină şi în reostatul de frânare.
Toate tipurile de maşini se transformăprin schimbarea conexiunilor îngeneratoare cu excitaţii separate.
Frânare dinamică sau reostatică
)(
)(
FA
iFi
FFA
RRcI
IcRR
+Ω⋅Φ⋅
−=
Φ⋅+
−=Ω
Valoarea curentului iniţial de frânare depinde de:-valoarea iniţiala a vitezei,-valoarea rezistenţei de frânare.
Expresia caracteristicii defrânare:
Cuplul de frânare se modifică prin schimbarea valorii rezistenţei.
IFi
AGenerator
ΩΩ 0
’
IA
Motor
Maşina cu excitaţie derivaţie
Frânare dinamică sau reostatică
IFi
A
ΩΩ 0
’
I A
Generator
Motor
Maşina cu excitaţie mixtă .
A
Maşina cu excitaţie serie
IFi
Motor
Ω
I A
Generator
IFmax IFmin
RF1
RF2
RA
IA
Ω
Ω2
Ω
Ω1
z
F
F
A
F
AF
F
II
RR
RIcR
=
−Ω⋅Φ⋅=
min
max1
max1
Frânare prin contraconectareSe inversează sensul curentului prin indus,iar excitaţie rămâne neschimbată;
Se fac modificări în schema de conexiuni;Se înseriază cu rotorul reostatul de frânare;
ΦEu
i
ue
Rc
Θ
⊕
RFRc
ΦΕ
ui
ueΘ
⊕
Motorul cu excitaţie derivaţie
( )
( )Φ⋅
⋅++−=Ω
⋅Φ⋅=Ω⋅Φ⋅+⋅+=−
cIRRU
IcCcIRRU
FFA
F
FFA
Frânare prin contraconectare
C
B A
IpIFi
'0
Ω
IA
Generator
Ω
Motor
Masina cu excitatie derivatie
'0
Ω−
RAA
FFz
Z
F
F
AFz
AF
AF
F
RIUR
II
RRRR
RIcUR
−=
=
++
−Ω⋅Φ⋅+=
max
min
max1
max1
AFFi RR
cUI+
Ω⋅Φ⋅+=
La motorul cu excitatie derivaţie se scurtcircuitează excitaţia serie
Frânare prin contraconectare
C
B A
IpIFi IA
Generator
Ω
Motor
Maşina cu excitaţie serie
( )
( )FAE
FFA
FAE
FAEFFA
IMpIRRU
IMpCIMpIRRU
⋅⋅⋅++
−=Ω
⋅⋅=
Ω⋅⋅⋅+⋅+=−2
iF
ΦE
Maşina cu excitaţie serie
ui
ue
RF
ΦEui
ue
Frânarea la cuplu rezistent constant
- Se modifică tensiunea la bornele motorului sau se conecteazăîn serie cu circuitul rotoric al maşinii un reostat reglabil.
- La modificarea în trepte ale tensiunii sau rezistenţei se producmodificări ale curentului în timp dar cuplul nu se modifică decinici valoarea staţionară a curentului.
C
B
A
IA
Ω Motor
C
B
A
IA
Ω
Frânarea la cuplu rezistent constant
Maşina cu excitaţie serie
C
B
A
IA
Ω
Motor
Se modifică reostat reglabil conectatîn serie cu circuitul rotoric al maşinii .
Reostatul se modificăîntre : RF1 (contra conectare)si 0.
La motorul cu excitaţie mixtăse poate modifica şi tensiuneade alimentare.