엔진 연구 DC독립 여기
전기 DC 모터(DCM)는 특수한 기계식 정류자(정류자)가 있다는 점에서 다른 모터와 구별됩니다. 이 때문에 DFC는 AC 모터보다 신뢰성이 낮고 가격이 비싸며 크기가 더 크다는 사실에도 불구하고 특별한 특성이 중요한 경우에 사용됩니다. 종종 DC 모터는 속도 제어 범위 및 부드러움, 과부하 용량 및 효율성, 특수 특성 획득 가능성 등의 측면에서 AC 모터에 비해 이점을 갖습니다.
현재 DPT는 압연기의 전기 구동, 다양한 리프팅 메커니즘, 금속 가공 기계, 로봇, 운송 등에 사용됩니다. 저전력 DC 모터는 다양한 자동 장치에 사용됩니다.
DPT의 설계 및 작동 원리
모습 DC 모터는 그림 1에 나와 있습니다. 1, 그 단순화된 단면이 그림 1에 도시되어 있다. 2. 다른 전기 기계와 마찬가지로 고정자와 회전자의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 고정자는 고정되어 있고 회전자는 회전합니다. 고정자는 메인 폴(2)과 추가 폴(4)이 부착된 거대한 강철 본체(1)로 구성됩니다. 메인 폴(2)에는 전기자 둘레 주위에 자기 유도를 균일하게 분배하는 역할을 하는 폴 조각이 있습니다. 여자 권선(3)은 주극에 배치되고, 추가 극의 권선(5)은 추가 극에 배치된다.
쌀. 1. DC 모터의 외관
쌀. 2. DPT(기호 이미지)의 단면: 1 – 본문; 2 – 메인 폴; 3 - 여자 권선; 4 – 추가 극; 5 – 추가 극 권선; 6 – 앵커; 7 – 전기자 권선; 8 – 브러쉬; 9 - 수집가; 10 – 샤프트.
전기자(6) 표면에 위치한 홈에는 전기자 권선(7)이 배치되고 리드는 샤프트(10)에 있는 정류자(9)에 연결됩니다. 흑연, 탄소 흑연 또는 구리 흑연 브러시(8)가 스프링을 사용하는 정류자.
기계의 계자 권선은 직류에 의해 구동되며 그림 1에 표시된 주 자기장을 생성하는 역할을 합니다. 2 점선으로 표시된 두 개의 힘선을 조건부로 사용합니다. 4개의 추가 극은 브러시와 정류자 사이의 스파크를 줄입니다. 추가 극(5)의 권선은 전기자 권선(7)과 직렬로 연결되며 종종 전기 다이어그램에 표시되지 않습니다. 그림에서. 그림 2는 두 개의 주 극이 있는 DC 기계를 보여줍니다. 전력과 전압에 따라 기계는 더 많은 수의 극을 가질 수 있습니다. 동시에 브러시 세트와 추가 폴의 수가 그에 따라 증가합니다.
그림과 같이 독립적인 여기를 갖는 DBT에서 도 3에 도시된 바와 같이, 전기자(1)와 여자 권선(2)의 전기 회로는 전기적으로 연결되지 않고 전압 및 의 다양한 전원에 연결된다. 일반적으로 . 일반적으로 추가 저항을 전기자 권선 및 계자 권선과 직렬로 연결할 수 있습니다. 아르 자형 d와 아르 자형 p (그림 3 참조). 그 목적은 아래에 설명되어 있습니다.
상대적으로 저전력 모터는 일반적으로 동일한 전압으로 제조됩니다. 이 경우 전기자 권선과 여자 권선의 회로는 서로 병렬로 연결되고 전압이 있는 공통 전원에 연결됩니다. 이러한 DPT를 모터라고 합니다. 병렬 여자. 전원의 출력이 엔진의 출력을 크게 초과하면 전기자 권선과 계자 권선의 프로세스가 독립적으로 진행됩니다. 따라서 이러한 모터는 독립 여자 DFC의 특별한 경우이며 그 특성은 동일합니다.
쌀. 3. 독립 여자 DC 모터 연결을 위한 전기 다이어그램: 1 – 전기자 권선 회로; 2 - 여자 권선 회로.
모터가 전원에 연결되면 전기자 권선에 전류가 흐릅니다. 나교류하는 나 자기장, 여자 권선에 의해 생성됩니다. 결과적으로 전기자에 작용하는 전자기 모멘트가 발생합니다.
어디 케이– 기계의 설계 매개변수에 따른 계수; 에프 - 자속극 하나.
토크를 초과하는 경우 중부하 토크 중 c 뼈대가 각속도 w로 회전하기 시작하고 EMF가 유도됩니다.
모터의 경우 EMF의 극성은 다음과 같습니다. 이자형소스 전압의 반대 극성 유따라서 속도 w가 증가함에 따라 전류는 나는 공식 (3)에서 다음과 같이 시작 전기자 전류는 저항에 의해서만 제한됩니다. 앵커 체인 아르 자형나 (에 아르 자형 d =0)
저항값은 상대적으로 작기 때문에(보통 1Ω 이내) 전압이 정격 전압에 가까운 값인 경우 기동 전류 값은 모터 정격 전류의 (10~30)배가 될 수 있습니다. 이는 정류자의 심각한 스파크 및 파손으로 이어지고 빈번한 시동으로 전기자 권선의 과열이 가능하기 때문에 용납할 수 없습니다.
공식 (4)에서 다음과 같이 시동 전류를 제한하는 옵션 중 하나는 일정한 전압 값에서 DC 모터 전기자 회로의 총 저항을 증가시키는 것입니다. 유. 이를 위해 추가 시동 가변 저항이 전기자(그림 3에 표시되지 않음)와 직렬로 연결되며 일반적으로 여러 단계의 형태로 수행됩니다. 시동 가변 저항 단계는 엔진 속도가 증가함에 따라 단계적으로 꺼집니다. 이 경우 시동 중에 엔진 전기자에서 상당한 전력 손실이 발생할 수 있습니다.
시동 전류를 줄이는 보다 경제적인 방법은 전기자 전압을 부드럽게 증가시켜 DFC를 시작하는 것입니다. 유엔진이 가속되고 EMF가 증가함에 따라 이자형. 식(3)에서 다음과 같이 전압의 증가율을 선택하는 것이 가능하다. 유, 전체 시작 시간 동안 전류가 허용 값을 초과하지 않습니다. 이 작업에 사용된 실험실 설정은 돌입 전류를 제한하는 보다 경제적인 방법을 사용합니다.
직류 모터(DC 모터)는 회전 속도의 원활한 제어가 필요한 산업, 운송 및 기타 설비(압연기, 금속 절삭 기계, 운송 중 전기 견인 등)에 널리 사용됩니다. DPT는 전자기 여기 방식에 따라 독립 여기, 순차 여기, 혼합 여기 방식의 DPT로 구분됩니다. 때로는 병렬 가진 DBT라는 이름이 사용되지만, 이러한 DBT는 NV가 있는 DBT의 특별한 경우이며 이 용어가 추가 정의로 사용된다는 점을 고려해야 합니다.
독립 여자가 있는 DCT(NV가 있는 DCT)를 연결하기 위한 회로도는 그림 1에 나와 있습니다. 2.1. NV가 있는 DPT의 경우 정적 상태를 설명하는 방정식 시스템이 유효합니다.
E=c;(1.1)
M=cI;
여기서 U는 전기자 회로의 전압 V입니다. R - 전기자 회로의 총 저항, Ohm; M - 전자기 모멘트, Nm; I - 전기자 전류, A; - 엔진의 각속도, rad/s; E - 전기자 회전의 EMF, V; c = kF - 비례 계수, Vs; k = pN/2na - 영구 DBT(p - 극 쌍 수, N - 전기자 권선의 활성 도체 수, a - 전기자 권선의 병렬 분기 쌍 수) F - 자속, Wb.
E와 관련하여 시스템 (1.1)의 처음 두 방정식을 풀면 DC 모터의 전기 기계적 특성에 대한 잘 알려진 방정식을 얻을 수 있습니다.
,
(1.2)
= f(나).
(1.1)의 세 번째 방정식을 고려하면 방정식 (1.2)는 DCB의 기계적 특성을 결정하는 종속성 w=f(M)으로 다시 작성할 수 있습니다.
,
(1.3)
(1.4)
그림 1.1 - NV와 DPT의 연결 다이어그램
종속성을 정의하는 것 = f(나).
이 기계적 특성 방정식은 모터 샤프트의 토크에 대한 회전 속도의 의존성을 결정합니다. 정역학에서 토크는 DPT 샤프트의 저항 모멘트 Mc와 동일하며 이 방정식은 종속성을 결정합니다. Ms를 샤프트에 적용했습니다.
여기서 우리는 강철 손실과 마찰로 인한 기계적 손실에 해당하는 양만큼 샤프트의 출력 토크를 초과하는 전자기 모멘트 M의 값으로 작동한다고 말할 가치가 있지만 대부분의 실제 계산에서는 다음과 같이 가정할 수 있습니다. 순간은 동일합니다. 비례 계수 c = kF는 보상 권선이 있는 NV가 있는 DCT에 대해 또는 F 값에 대한 전기자 반응의 영향을 무시할 수 있는 경우 일반적으로 횡방향 반응의 영향을 무시할 수 있습니다. F의 전기자는 전류가 증가함에 따라 기계적 특성의 선형성을 위반하게 됩니다.
전기 기계 특성 방정식(공식 1.2) 분석을 통해 정전압 U, OB에 의해 생성된 자속 Ф 및 전기자 회로의 저항에서 직선(그림 1.2)으로 표현될 수 있음이 분명합니다. R. U = U nom, Ф = Ф nom 및 R d = 0인 경우 전기 기계적 특성을 자연적이라고 합니다. 이러한 매개변수 중 하나 이상이 변경되면 전기기계적 특성을 인공적이라고 합니다. 따라서 NV를 적용한 DBT는 자연적인 특성은 하나뿐이고 인위적인 특성은 많이 있음을 알 수 있다.
I = 0이면 이상적인 유휴 모드가 있음을 쉽게 알 수 있으며 동시에 = = U/kF == 유/씨, 즉. 그리고 .
DPT 샤프트의 부하가 증가함에 따라 전기자 전류 I도 증가합니다. M == cI, 이는 결국 하락으로 이어집니다. . 경우에 = 0이면 전압이 전기자에 가해지면 단락 모드가 발생하며 식 (1.2)에 따라 다음과 같습니다. 나는 짧게 = U/R . 단락 전류의 최대값은 R = R i(R i는 전기자 권선의 자체 저항)일 때 R d = 0에서 발생하며 모터의 I n 값보다 수십 배 더 클 수 있습니다. , 왜냐하면 내 가치는 아주 작습니다. 실제로 단락 모드는 엔진을 시동할 때와 순간 저항에 의해 엔진이 정지할 때 잠깐 동안 발생합니다.
그림 1.2 - NV가 있는 DFC의 기계적 및 전기기계적 특성
엔진을 직접 시동할 때 전류 I의 충격 값은 >>I n을 단락시키므로 전기자 권선이 빠르게 과열되어 고장날 수 있으며, 또한 큰 전류는 브러시 정류자 어셈블리의 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 위의 경우 전기자 회로 R d에 추가 저항을 도입하거나 공급 전압 U를 줄임으로써 I 단락을 허용 가능한 값으로 제한해야 합니다. 최대 허용 전류 값은 전류 과부하 계수 K t에 의해 결정됩니다. 일반적으로 엔진 유형에 따라 2에서 5 사이의 값을 사용합니다. 최대 허용 단락 전류는 부등식과 일치해야 합니다.
.
(1.5)
마이크로 모터의 경우 일반적으로 추가 저항 없이 직접 시동이 수행되지만 DC 모터의 크기가 커짐에 따라 가변 저항 시동을 수행해야 합니다. 특히 DC 모터가 장착된 드라이브가 빈번한 시동과 중부하 작업 모드에서 사용되는 경우 제동. 실제로 시동 전류를 제한하지 않는 한 빈번한 시동만이 DC 모터를 "소진"시킬 수 있다는 점을 기억해야 합니다. 전기자 회로에 Rd를 도입하면 그림 1.2에서 볼 수 있듯이 전기 기계 특성의 강성이 감소합니다.
식 (1.4)에서 NV가 있는 DMF의 기계적 특성은 두 가지 특성 점, 즉 유휴 속도가 있는 직선으로 그래픽으로 표현될 수 있습니다. 우오단락 순간 M 단락은 시작이라고도 합니다. M kz의 값은 다음과 같이 결정됩니다. M kz = cI kz = kFU/R.전기자 회로에 추가 저항 R d를 도입하면 기계적 특성의 강성도 감소하여 회전 속도 조절에 성공적으로 사용됩니다.
기계적 특성 방정식은 다음과 같이 다시 작성할 수 있습니다.
,
(1.6)
여기서 = MR/(kF) = MR/c - 속도 차이, a R = R i + R d.
I와 M 사이의 비례 관계를 고려하면 기계적 특성과 전기 기계적 특성의 그래프가 동일합니다. I와 M 값의 가로축을 따라 적절한 스케일링이 적용되므로 가로축을 따라 지정됩니다. M(I)로 표시되는 경우가 많습니다.
기계적 특성 방정식(1.4)에 따르면 원칙적으로 전압 U, OF에 의해 생성된 자속 Ф 및 전기자 회로 R의 저항을 변경하여 조절할 수 있습니다.
속도 제어 방법을 특징짓는 주요 지표 중 하나는 제어 범위 D입니다. 이는 전기 드라이브에서 최대 회전 속도의 최대 대 최소 최소의 비율로 정의됩니다.
디= . (1.7)
일반적으로 제어 범위는 100:1 등의 비율로 숫자로 표시됩니다. 당연히 제어 범위는 주어진 토크 편차에 대해 필요한 속도 안정성과 연결됩니다.
식(1.4)에서 다음과 같이 공급 전압이 변하면 병렬 기계적 특성 계열을 얻을 수 있습니다(그림 1.3).
실제로 공칭 값 Un에 비해 전기자 공급 전압을 줄이는 것만 가능합니다. U를 변경하여 속도를 조절할 때 다음 부등식을 충족해야 합니다.
유 유 엔 , (1.8)
이 경우 회전 속도는 자연스러운 특성에 따라 기본 속도에서 아래쪽으로만 조정할 수 있습니다. 이는 이미 설계 단계에서 DPT가 특정 정격 전압에 대해 계산되고 이를 초과하면 절연 파괴가 발생할 수 있기 때문입니다. 전기자 전압은 다양한 전기 및 정적 장치에 의해 조절될 수 있습니다.
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그림 1.3 - 서로 다른 전기자 전압에서 NV를 갖는 DC 전동 변압기의 기계적 특성 U nom >U 1 >U 2
기계적 특성 방정식(1.4)으로부터 예를 들어 샤프트의 일정한 저항 모멘트 M c를 사용하면 전기자에 추가 저항을 도입하여 주 속도 아래의 다양한 정상 상태 각속도를 얻을 수 있습니다. 회로(그림 1.1). 추가 저항 Rd의 값이 증가함에 따라 기계적 특성의 강성이 감소합니다. 속도 제어 범위는 실제로 2:1을 초과하지 않습니다. . 이 방법은 추가 저항 R d에서 큰 열 손실이 특징입니다.
계자 권선 회로에 추가 저항 R을 도입함으로써 모터 자속 F의 값을 공칭 값 F n에서 하향 변경하는 것이 가능하며 이는 R in = 0에서 달성됩니다.
전기기계적 특성 방정식(1.2)에서 쉽게 알 수 있듯이, 다른 의미흐름 Ф를 사용하면 그림 1에 제시된 일련의 전기 기계적 특성을 얻을 수 있습니다. 1.4.
이상적인 유휴 속도 w0의 각속도는 다음 식으로 결정됩니다. 그림에서. 1.4 낮은 특성은 공칭 여기 자속 F n에 해당합니다. 이 경우 전기자 회로 R d의 추가 저항이 0이고 전기자가 정격 전압 Un에 의해 전원이 공급되면 이 특성은 자연스럽습니다. 여기 자속이 감소함에 따라 공전 회전의 각속도가 증가합니다. 단락 전류는 변하지 않습니다.
DC 전류의 토크는 식 (1.1)에 의해 결정되므로 여자 자속 F의 값이 감소함에 따라 해당 시동 토크 M short도 감소합니다. 그림에서. 1.5는 다양한 유량 값에 대한 기계적 특성을 보여줍니다. 실제로 이 방법은 주 회전 각속도를 위쪽으로 조절하는 데에만 사용됩니다. 전기자 전류가 정격 전류와 같을 때 회전 각속도를 조절하는 것이 경제적으로 가능하지만 동시에 토크의 정격 값은 플럭스 F의 값에 따라 달라집니다. 모터의 정격 토크에 해당하는 쌍곡선은 지정된 쌍곡선에 놓이게 됩니다. 점선그림에서. 1.5.
그림 1.4 - 자속 변경 시 NV가 있는 DC DC의 특성 
.
|
그림 1.5 - 자속을 변경할 때 NV가 있는 DC DC의 특성 .
가역성의 원리에 따라 모터 모드와 발전기 모드 외에 엔진도 작동할 수 있습니다. 전기 모터의 발전기 작동 모드는 전기 모터의 제동을 의미합니다. 다음과 같은 발전기(제동) 모드가 구별됩니다.
네트워크로 에너지 방출을 통한 제동(회생)
동적 제동;
억제 방지 제동.
타사 장치가 NV를 사용하여 DMF를 유휴 속도보다 높은 속도로 가속하면 네트워크와 병렬로 연결된 발전기로 작동하기 시작하여 전력. 이 경우 전기자 전류의 부호가 변경됩니다. E > U이고 DPT는 토크 M t = - M으로 제동 모드로 들어갑니다.
이 경우 기계적 특성 방정식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
= U/c + M t R/c 2 (1.9)
그래픽으로 종속성 == f(M t)를 쉽게 알 수 있습니다. 이 경우는 모터 모드의 기계적 특성의 연속이며 2개 또는 4개의 사각형으로 표시됩니다(그림 1.6). 이 제동 모드는 매우 경제적이며, 예를 들어 공급 전압 U를 변경하여 회전 속도를 조절할 때 일부 속도 제어 방법을 사용하여 산업 및 운송 분야에서 널리 사용됩니다.
그림 1.6 - 회생 제동 모드(R d2 >R d1)에서 DBT의 기계적 특성.
그러나 DPT의 이 작동 모드는 전기 모터가 이상적인 유휴 속도 w 0 보다 빠른 속도로 작동할 때만 사용할 수 있습니다.
네트워크 또는 동적 제동 모드에 관계없이 발전기 모드에서 NV가 있는 DC 모터를 작동할 때 전기 모터의 전기자 회로는 네트워크에서 연결이 끊어지고 제동 저항이 닫힙니다(그림 1.7).
이 모드의 기계적 특성 방정식은 다음과 같이 작성됩니다.
=MtR/초 2 (1.10)
어디 Mt- 제동 토크, R - 앵커 체인 저항. R = R i + R p .
전기자 전류는 다음과 같이 정의될 수 있습니다.
나는=-E/R, (1.11)
저것들. 그것은 억제 과정을 결정하는 부호를 변경합니다.
동적 제동 방식은 매우 경제적입니다. 엔진은 일정한 부하에서 발전기로 작동하며 전자기 여기를 위해서만 네트워크에서 에너지를 소비합니다. DC 모터를 모터 모드에서 다이나믹 제동 모드로 전환하면 전환 순간의 최대 제동 전류가 제한됩니다.
네트워크와 직렬로 연결된 발전기 모드 또는 역방향 제동 모드는 모터 권선이 켜져 한 방향으로 회전하지만 외부 토크 또는 관성력의 영향으로 로터가 반대 방향으로 회전할 때 발생합니다.
저항의 활성 토크가 시작 토크를 초과하면 제동 해제가 발생하여 모터 전기자의 회전 방향이 변경되고 이에 따라 EMF의 부호가 변경됩니다. 시스템의 첫 번째 방정식(1.1)으로부터 이 경우 전기자 전류는 다음과 같이 결정됩니다. 나는=(U+E)/R,저것들. 전기자 전류가 단락 전류 값을 초과합니다.
그림 1.7 - 동적 제동 모드에서 DMF를 켜는 방식.
그림에서. 1.8은 동적 제동 모드의 기계적 특성을 나타냅니다.
그림 1.8 - NV를 사용한 DBT의 동적 제동 특성.
따라서 이 모드를 구현하려면 추가 저항 Rd를 도입하여 전기자 전류를 제한해야 합니다. 그래픽적으로 이 경우의 기계적 및 전기 기계적 특성은 4사분면의 해당 특성의 연속입니다(그림 1.9).
모터 모드에서 작동하는 DPT가 전기자 권선의 전압 극성을 반대 방향으로 변경하면 전기자 전류 I의 부호는 다음 식에 따라 반대 방향으로 변경됩니다. I=-(U+E)/R.엔진은 제동 모드로 전환되고 엔진의 기계적 특성은 2사분면에 표시됩니다. 이 경우 강렬한 제동이 발생하고 엔진 속도가 0으로 떨어집니다. 이 순간 전기자 권선이 네트워크에서 분리되지 않으면 회전 방향이 반대 방향으로 변경됩니다. 엔진이 반전되었습니다. 에너지 관점에서 볼 때 이 방법은 경제적이지 않습니다. 큰 수제동 전류의 급증을 제한하기 위해 전기자 회로에 포함되어야 하는 추가 저항에서 에너지가 방출됩니다. 이 제동 모드의 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 1.10.
저항의 순간을 바꾸다 미스;
엔진 토크의 변화 중즉, 시동, 제동, 후진, 속도 제어 또는 드라이브 매개변수 변경 중에 발생하는 드라이브의 한 특성에서 다른 특성으로의 전환입니다.
과도 공정을 연구할 필요성은 여러 중요한 메커니즘(예: 역방향 압연기)의 생산성이 과도 공정의 속도에 의해 결정된다는 사실로 인해 발생합니다. 많은 기술 작업의 품질은 일시적인 프로세스(엘리베이터의 이동, 절단기를 부품으로 절단하는 등)에 의해 결정됩니다. 장비의 기계적 및 전기적 과부하는 대부분의 경우 과도 프로세스에 의해 결정됩니다. 일시적인 프로세스를 연구하는 주요 작업은 종속성을 결정하는 것입니다. w(t), M(t)그리고 그것)어떤 조건의 특정 드라이브에도 적용됩니다.
순간 부하 켜짐 및 꺼짐, 시동, 후진, 제동 등은 과도 상태를 연구할 때 해결해야 하는 작업 범위입니다. 이 경우 과도 과정에 영향을 미치는 주요 요인은 기계적 관성 모멘트( 제이). 전기자 권선의 인덕턴스, 여자 권선의 인덕턴스 등과 같은 전기적 매개변수는 과도 모드에서 전기 모터의 작동에 무시할 수 있는 영향을 미치므로 과도 프로세스를 연구할 때 일반적으로 무시됩니다. 과도 과정을 일으키는 요인은 급격하게 (순간적으로), 즉 속도보다 훨씬 빠르게 변합니다.
모든 과도 과정은 분명히 기계적 운동 방정식을 따릅니다.
(1.13)
검색된 종속성 승(티)그리고 M(t)주어진 초기 조건 하에서 이 방정식을 풀어서 얻어야 합니다. 드라이브의 특정 기능은 종속성 형태로 반영됩니다. 남(w)그리고 M과 (w)방정식에 포함됩니다.
다음 조건에서 드라이브의 동작을 고려해 보겠습니다.
1. M = const, M c = const
그림 1.11 - 기계적 특성(a) 및 시간 의존성(b) M = 불변그리고 M c = 불변
해당 지점에서 드라이브를 작동시키십시오. 승시작 중시작 = 중(그림 1.11) 몇 가지 특성(우리에게 관심이 없음)과 현재 시점 티= 0은 그림 1에 표시된 새로운 특성으로 즉시 이전되었습니다. 1.11이지만 굵은 선이 있습니다.
이 경우 과도 모드(1.13)의 구동 운동 방정식은 분리 가능한 변수가 있는 미분 방정식이며 해당 솔루션의 형식은 다음과 같습니다.
(1.14)
적분 상수 와 함께우리는 초기 조건에서 다음을 찾습니다. 티 = 0, 승= 승시작: 승시작 = 와 함께.
마지막으로 우리는 다음을 갖게 될 것입니다:
(1.15)
이 솔루션은 간격으로 작동합니다. 승시작< 승< w 사기꾼, 이후의 조건에 따르면 w = w콘 기능 w(M)휴식을 취합니다. 이 간격에 남=엠1.
전환 과정 그래프는 그림 1에 나와 있습니다. 1.11, 나. 동시에 전환 프로세스 시간 티 PP:
(1.16)
고려된 가장 간단한 사례는 전환 프로세스의 시간과 성격을 추정하기 위해 많은 수의 특정 문제를 축소할 수 있기 때문에 실제적으로 매우 중요합니다.
2. М с = const, M은 w, b에 선형적으로 의존합니다.< 0.
엔진과 메커니즘의 특성을 그림과 같은 형태로 나타내자. 1.12. 음의 강성을 갖는 모터의 선형 기계적 특성에 대한 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
(1.21)
따라서 우리는 고려 중인 과도 과정에서 속도와 토크 모두에 대해 다음 형식의 동일한 방정식이 유효하다는 것을 발견했습니다.
, (1.22)
즉, 우변이 일정한 선형 비균질 미분 방정식입니다.
미분계수
(1.23)
~라고 불리는 전기기계적 시상수.
그림 1.13 - 전기 기계적 시상수 결정 티엠
이 값의 의미를 명확히 하기 위해 그림 1에 표시된 특성을 갖는 조건부 구동을 고려하십시오. 1.13. 그러한 드라이브의 가속 시간을 결정한 후
와 같은 방식으로 표현된다는 것을 알 수 있습니다. 티 m 이와 관련하여 우리는 전기 기계적 시간 상수를 가정할 수 있습니다. 티 m은 드라이브가 유휴 상태에서 유휴 상태로 가속되는 시간을 나타냅니다. w = w 0단락 토크의 영향을받습니다.
2 실용적인 부분
과정 프로젝트의 이 부분에서는 금속 가공 기계 테이블의 슬라이딩 부분을 정확하게 위치 지정하기 위한 제어 시스템을 구축합니다.
2.1 AED의 구조도 구성
이 블록 다이어그램은 다음과 같습니다:
그림 2.1 - 전기 드라이브의 블록 다이어그램.
이 계획은 다음 요소로 구성됩니다.
제어판;
PD 조절기;
변속 장치;
컷오프가 있는 현재 피드백;
기능적인 부분;
제어판에서 신호는 기능 부분으로 전송되어 필요한 상태에 맞게 DPT의 작동을 규제합니다. 시스템에는 값의 기능적 부분을 측정하고 공급하는 두 개의 피드백 루프가 장착되어 있습니다. 전체 시스템은 110V에서 작동하므로 증폭기나 변환기가 없습니다.
시스템의 모든 부분을 개별적으로 고려해 보겠습니다.
제어판. 제어판에는 켜기 및 끄기 버튼이 있습니다.
기능적인 부분. 여기에는 가산기와 PD 루겔레이터가 포함됩니다. 실제 통합 링크로 테이블을 기술하기 때문에 PD 컨트롤러를 사용합니다. 가산기는 비교 요소로 작동하며 피드백에서 나온 값을 참조 동작과 비교하여 오류 신호를 생성합니다.
피드백:
1. 전류 피드백에는 차단 전류를 사용하기 위한 전류계와 막다른 회로가 포함됩니다.
2. 테이블의 위치를 제어하는 피드백에는 가변저항 센서가 장착됩니다. 더 정확하고 음의 움직임을 측정할 수 있기 때문입니다.
변속 장치. 각도 이동을 선형 이동으로 변환할 수 있습니다.
DC 모터 - 4PO100L1은 110V의 전압에서 작동하므로 회로에 변환기와 증폭기가 없습니다.
.엔진은 4단계로 10 rad/sec의 속도로 가속되며 제어 시간은 t=30.5초입니다.
그림 2.4 - 전기자 전류
시동 전류는 4.7A의 값에 도달합니다.
그림 2.5 – 전기 구동의 과도 과정 그래프
그림 2.6 - DPT의 기계적 특성
그림 2.7 – 전기 드라이브의 기계적 특성
2.5 MatLab에서 속도 제어 기능을 갖춘 제어 회로 구축
그림 2.8 - 전기 드라이브의 속도 제어 다이어그램
그림 2.9 – 로터 회전의 각속도
엔진은 10.54 rad/sec의 속도로 가속됩니다. 조정 시간 t=0.7s.
그림 2.10 - 전기자 전류
전기자 전류는 5.46A의 정상 상태 값에 도달합니다.
그림 2.11 – 전기 구동의 과도 과정 그래프.
그림 2.12 – DPT의 기계적 특성
그림 2.13 – 전기 드라이브의 기계적 특성
2.6 MatLab에서 PD 컨트롤러를 사용하여 제어 회로 구축
그림 2.14 - PD 컨트롤러를 사용하는 전기 드라이브의 제어 다이어그램
결과 회로를 시뮬레이션한 결과 다음과 같은 결과를 얻었습니다.
그림 2.15 - 로터 회전의 각속도
PD 컨트롤러가 있는 엔진은 1.5초 만에 9·10 -3 rad/sec의 속도로 가속됩니다.
그림 2.16 - 전기자 전류
전기자 전류 값은 0.45A입니다.
그림 2.17 - 전기 구동의 과도 과정 그래프
과도 과정은 25초 안에 정상 상태에 도달합니다.
그림 2.18 – DPT의 기계적 특성
그림 2.19 - 전기 드라이브의 기계적 특성
2.7 비교분석개발된 제어 시스템
가장 최적의 구성표를 선택하려면 모든 매개변수를 비교하고 가장 적합한 구성표를 결정해야 합니다. 예를 들어 첫 번째와 두 번째 회로의 시동 전류는 대략 각각 4.7A와 5.46A이고 세 번째 회로에서는 시동 전류를 줄이기 위해 막 다른 링크를 설치했지만 0.45A와 같습니다. 전류를 더 줄이는 것은 합리적이지 않습니다.
모든 결과를 분석한 결과 엔진 속도 시동 회로가 우리 시스템에 가장 적합하다고 결정했습니다.
기동 전류는 5.46A로 상대적으로 크지만 조정 시간은 0.5초로 가장 짧습니다.
이 과정 프로젝트에서는 DC 모터를 사용하여 금속 가공 기계 테이블의 슬라이딩 부분을 정밀하게 위치 지정하기 위한 전기 드라이브용 자동 제어 시스템을 개발했습니다. 릴레이 시스템, 속도 제어 시스템, PD 컨트롤러를 갖춘 제어 시스템 등 세 가지 제어 시스템이 개발되었습니다. 각 시스템에 대한 시뮬레이션 모델도 Simulink 환경에서 구축되었습니다. 모델링 후 전기 구동 장치의 출력 특성에 대한 그래프를 받았고, 이 데이터를 사용하여 시스템을 분석하고 가장 적합한 시스템을 선택했습니다.
전기 드라이브를 조절하려면 속도 제어를 사용하는 것이 가장 유리합니다. 이러한 유형의 제어는 우리 시스템에 가장 최적의 특성을 갖기 때문입니다.
사용된 출처 및 문헌 목록
1. Dementyev Yu.N., Chernyshev A.Yu., Chernyshev I.A. "자동 전기 구동: 지도 시간» – 톰스크: TPU 출판사, 2009. – 224p.
2. http://freepapers.ru
3. http://energo20.ru
4. O. O. Osmachko ““자동 전기 구동” 분야에 관한 실험실 워크숍 - Kharkov: KhNADU, 2008.-40 p.
5. "자동 전기 구동" 분야에 대한 강의 노트.
직렬 및 혼합 여자 DC 모터의 기계적 특성 및 속도 제어 방법
4.1 직렬 여자 DC DC(SA)의 전기기계적, 기계적 특성
PV DPT의 연결 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 4.1. 독립 여자 DPT와 달리 여기에서는 여자 권선 OBM이 전기자와 직렬로 연결되고 전기자 전류가 OBM을 통해 흐릅니다. 나는.
DC DC DC의 전기기계적, 기계적 특성 및 토크에 대한 초기 표현은 독립 여기 DC DC와 동일한 형식으로 작성할 수 있습니다(식 (2.3) - (2.5) 참조).
와디 = 
; 와디 = 
; (4.1)
M = sFI i.
이 표현에서는 DPT NV와 달리 저항이 나는계자 권선의 저항을 포함합니다. 두 번째이자 가장 중요한 차이점은 자속이 Φ 는 전기자 전류의 함수입니다. 자속 의존성 Φ 전류에 대한 분석 곡선(그림 4.2)이 아니므로 PV DC의 전기 기계 및 기계적 특성에 대한 분석 표현을 얻을 수 없습니다. 주어진 방정식은 정성적 분석만을 허용합니다.
엔진의 자연스러운 전기 기계적 특성은 그림 1에 나와 있습니다. 4.2, 그림. 4.3, 곡선 1. 다음은 분명합니다. 나 나는=0 자속 또한 0과 같음, 그리고 식 (4.1)의 첫 번째 항으로 인해 각속도는 무한대 경향이 있습니다(엔진이 "행상"이라고 말합니다). 즉, PV DPT의 유휴 모드는 허용되지 않습니다.
쌀. 4.2 그림. 4.3
전기자 전류가 증가함에 따라 자속은 에프처음에는 전기자 전류에 대략 비례하여 증가하다가 속도가 급격하게 감소합니다(특성상 급격하게 떨어지는 구간).
높은 전류에서 모터는 포화에 가까운 영역에서 작동하므로 전류가 변할 때 자속은 거의 변하지 않고 특성은 더욱 견고해지며 외관상 NV DC의 특성에 가깝습니다.
실제로는 카탈로그에 나와 있는 소위 PV DPT의 보편적 특성이 계산에 사용됩니다.
4.2 PV DPT의 각속도 조절 방법
DPT PV와 DPT LV의 경우 세 가지 주요 속도 제어 방법이 가능합니다. 1) 전기자 회로에 추가 저항을 도입합니다. 2) 공급 전압을 변경합니다. 3) 여기 흐름을 변경합니다.
추가 저항을 도입하여 각속도를 조절하는 것은 가장 간단한 조절 방법이며 리프팅 및 운반 메커니즘에 널리 사용됩니다. 추가 저항이 증가하면 방정식 (4.1)에서 다음과 같습니다. Rd이 표현의 두 번째 항은 증가합니다. 즉, 부하로 인한 속도 저하가 증가합니다. 따라서 고전류 영역의 전기 기계적 및 기계적 특성은 더욱 가파르게 떨어집니다 (그림 4.2의 곡선 2, 그림 4.3 - 특성 Rd). PV DPT의 전기자 회로에 추가 저항을 도입하면 LV DPT와 마찬가지로 상대적으로 작은 범위에서 속도를 조절하고 시동 시 전기자 전류를 제한할 수 있습니다. 일반적으로 추가 저항 값은 단락 2.2에 설명된 대로 릴레이 접촉기 장비를 사용하여 단계적으로 변경됩니다.
이러한 조절의 주요 단점은 추가 저항, 작은 범위의 조절 및 단계적 조절로 인한 상당한 에너지 손실입니다.
공급되는 전압을 변경하여 각속도를 조절하는 것은 별도의 발전기 또는 사이리스터 변환기를 사용하여 NV DPT와 동일한 방식으로 수행할 수 있습니다. 조정은 공급 전압을 감소시켜 수행되며 방정식 (4.1)에서 다음과 같이 속도가 감소합니다. 운송 메커니즘에서는 동일한 출력을 가진 두 개의 견인 모터가 다중 모터 전기 구동 장치(예: 2축 견인 전기 구동 장치)로 작동하는 경우가 많습니다. 이 경우 모터를 직렬에서 병렬로 전환하여 모터에 공급되는 전압을 단계적으로 변경할 수 있는 추가 가능성이 있습니다. 직렬로 연결하면 각 모터는 주전원 전압의 절반을 받습니다. 모터가 병렬로 연결되면 각 모터는 최대 주전원 전압으로 켜집니다. 이 규정은 에너지 낭비를 제거합니다.
여기 흐름을 약화시켜 각속도를 조절하면 NV DPT와 마찬가지로 주 흐름보다 더 높은 속도를 얻을 수 있습니다. 실제로 방정식 (4.1)에서 다음과 같이 유량 감소 Φ 동일한 전기자 전류에서 첫 번째 항이 증가합니다. 여자 자속은 일반적으로 추가 저항으로 여자 권선을 분류함으로써 약화됩니다.
DPT PV의 기계적 특성 분석에 따르면 다음과 같은 이유로 전기 견인(트램, 지하철, 무궤도 전차, 전기 기관차, 디젤 기관차) 및 리프팅 메커니즘에 매우 편리합니다.
1) 엔진은 무거운 하중에서는 저속, 작은 하중에서는 고속을 가지므로 운동에 대한 저항이 변할 때 운동 속도를 자연스럽게 조절할 수 있습니다.
2) 운반 및 리프팅 메커니즘은 시동 중에 큰 초기 모멘트를 필요로 하며, 이는 PV DPT가 제공하는 모멘트와 정확히 같습니다. DPT NV에서 순간은 전류에 비례합니다 - 중~나, 그리고 직렬 여자 모터의 경우 중~나 2. 그리고 엔진 시동을 걸 때부터 나 = (1,5…2,0)나 n, 그러면 직렬 여자 모터는 DPT NV에 비해 훨씬 더 큰 시동 토크를 발생시킵니다.
3) PV DPT의 순간은 공급 네트워크 전압에 의존하지 않습니다. 이는 접촉 네트워크에서 큰 전압 편차가 발생할 수 있는 전기 견인에 특히 중요합니다.
PV DC 특성의 주요 단점은 낮은 전기자 전류에서 속도가 무제한 증가하고 결과적으로 회생 제동 모드를 제공할 수 없다는 것입니다.
4.3 DBT PV의 제동 모드
DBT PV의 경우 카운터 스위치 제동과 동적 제동이라는 두 가지 제동 모드가 가능합니다.
역연결로 제동하는 경우 전기자 전류를 제한하기 위해 전기자 회로에 추가 저항이 도입됩니다. 이 경우 기계적 특성은 음의 각속도 영역에서 추진 모드 특성의 연속입니다(그림 4.2, 그림 4.3 참조). LV DBT와 마찬가지로 이 제동 모드는 모터 샤프트의 토크가 해당 값을 초과할 때 발생할 수 있습니다. 남 1(그림 4.3).
DPT PV의 동적 제동은 자가 여자와 독립 여자의 두 가지 방법으로 수행할 수 있습니다. 첫 번째 방법을 사용하는 경우 전기자와 계자 권선이 네트워크에서 분리되고 추가 저항이 닫힙니다(그림 4.4). 이 경우 계자 권선의 전류 방향이 변하지 않도록 계자 권선 또는 전기자가 전환됩니다. 그렇지 않으면 기계의 자기가 없어집니다.
두 번째 방법(독립 여자를 통한 동적 제동)을 사용하는 경우 전기자 권선은 추가 저항에 대해 닫히고 소스의 전압은 여자 권선에 적용됩니다. 이 경우의 스위칭 회로는 NV DPT의 동적 제동 회로(그림 2.14)와 유사하며 결과적인 제동 특성도 유사합니다.
DBT PV의 두 가지 고려된 제동 모드는 추가 저항으로 인해 에너지가 손실되므로 비경제적입니다.
안에 차량예를 들어 내리막길을 운전할 때 네트워크로의 전기 반환(복구)을 보장하는 것은 매우 중요합니다. 그러나 이미 언급한 바와 같이 DC DC의 회생제동은 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위해 전기 견인에서는 DPT 여자 권선을 직렬에서 독립으로 전환하는 방법을 사용합니다. 이렇게 하려면 전기자에서 여자 권선을 분리하고 추가 저항을 통해 네트워크 전압을 적용하십시오. 결과적으로 기계는 독립적인 자극으로 작동합니다. 이러한 기계의 발전기 제동은 여러 단락에서 논의됩니다. 2.5, 3.5.
4.4 혼합여자(MC)사고의 기계적 특성 및 속도제어
RTA SV의 연결 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 4.5. 기계에는 직렬 OBM1과 독립 OBM2의 두 가지 여자 권선이 있습니다.
엔진의 전기기계적 및 기계적 특성에 대한 방정식은 PV 사고에 대한 해당 방정식과 유사합니다.
와디 = ; 와디 = . (4.2)
또한 여기서 자속은 자속의 합으로 정의됩니다. Φ1– 권선 OBM1 및 Φ2– OBM2:
Φ = Φ1 + Φ2.
SV DPT의 경우 PV DPT와 달리 이상적인 유휴 속도는 유한한 값을 가지며 유량에 의해 결정됩니다. Φ2:
ω 0 = .
혼합 여자 모터(그림 4.6의 곡선 3)의 기계적 특성은 DFC LV - 곡선 1의 특성과 DC DC - 곡선 2의 특성 사이의 중간 위치를 차지합니다. 낮은 DC DC의 속도 부하가 크게 변경됩니다. 그리고 높은 부하에서 특성은 DPT NV의 특성과 같이 매우 견고하고 선형에 가깝습니다(단락 2.4.1의 해당 설명 참조).
DBT SV의 경우 DBT LV와 동일한 제동 모드가 가능합니다. 1) 발전기; 2) 동적; 3) 스위칭 방지.
발전기 제동은 다음보다 빠른 속도의 특성 구간에 해당합니다. ω 0. 회생 제동 모드로 전환하면 전기자 및 직렬 여자 권선의 전류 부호가 변경되어 기계의 자기가 소거될 수 있습니다. 그러므로 속도가 다음으로 증가할 때 ω 0 OBM1은 일반적으로 우회되며 기계는 NV DPT로 작동합니다.
동적 제동의 경우 모터 전기자가 추가 저항에 대해 닫히고 자기소거를 방지하기 위해 OBM1이 꺼집니다. 결과적으로 차량은 DBT NV처럼 작동하며 동일한 제동 특성을 갖습니다.
역연결로 제동하는 경우 전기자 회로에 추가 저항이 도입되어 전기자 전류가 제한됩니다. 이 경우 특성은 더 부드러워집니다(그림 4.6의 곡선 4). 기계는 음의 속도 값에서 카운터 스위칭 모드로 들어갑니다.
PV DPT와 동일한 방식으로 SV DPT의 속도 제어를 수행할 수 있습니다. 1) 공급 전압을 변경하여; 2) 전기자 회로에 추가 저항을 도입합니다. 3) 직렬 여자 권선의 자속을 변경합니다. 또한 DC DC 모터의 경우 독립 여자 권선의 자속을 변경하여 속도를 조절할 수 있는 추가 가능성이 있습니다.
고려한 바에 따르면 SV DPT는 트랙션 전기 구동에 매우 편리한 특성을 가지고 있습니다. 혼합 여자를 사용하는 DPT PV 기계와 비교하면 독립적인 여자 권선의 자속을 통해 회생 제동 및 속도 제어를 제공할 수 있습니다.
결론
현재 산업 및 운송 분야에서는 DC 전기 드라이브가 제어 전기 드라이브로 널리 사용되고 있으며 이에 대한 기본 정보는 교과서에서 논의됩니다.
물론 고려되는 문제는 사용되거나 유망한 다양한 전기 기계 변환기 및 전기 드라이브를 소진시키지 않습니다.
지난 세기의 50년대에는 농형 회전자가 있는 비동기식 모터를 갖춘 가변 주파수 전기 드라이브에 큰 희망이 있었습니다.
비동기 모터작동 특성, 무게 및 크기 측면에서 DC 모터보다 훨씬 우수하고 비용이 저렴합니다. 그러나 정류기 및 다소 복잡한 주파수 변환기의 필요성으로 인해 비동기식 모터를 사용하여 제어되는 전기 드라이브의 비용, 무게 및 크기 표시기를 줄이는 효과가 크게 약화됩니다.
따라서 DC 기계를 갖춘 조정 가능한 전기 드라이브는 다양한 기술 분야에서 여전히 가변 주파수 전기 드라이브와 경쟁력이 있습니다. 이는 60년대 이후 선진국에서 5~7년마다 DC 기계 생산량이 두 배로 늘어났다는 사실에서 확인할 수 있습니다.
DC 정류자 기계의 알려진 장점: 높은 에너지 밀도와 탁월한 제어 특성은 가까운 미래에 널리 사용될 것으로 보입니다.
에게범주:
건설기계의 전기기기
DC 모터의 기계적 특성
1. 병렬 여자 전기 모터
그림에서. 그림 7은 병렬 여자 모터를 켜기 위한 회로도를 보여줍니다.
모터의 회전 속도는 회로의 전류 또는 모터 샤프트의 전자기 토크를 통해 표현될 수 있습니다.
쌀. 7. 병렬 여자 DC 모터 연결 회로도
병렬여자 모터의 기계적 특성을 구성하려면 특성이 직선(직선) 형태를 가지므로 두 개의 점만 있으면 충분합니다.
그림에서. 그림 8은 병렬 여자 DC 모터의 자연적 및 인위적 기계적 특성을 보여줍니다.
쌀. 8. 병렬 여자 DC 모터의 기계적 특성
1 - 자연; 2 - 다른 여기 흐름을 가진 인공적인 것; 3 - 다른 전압에서 인공적인 것; 4 - 전기자 회로의 다양한 저항에서 인공
자속 Ф 또는 공급 전압 U를 변경하여 얻은 인위적인 기계적 특성(그림 8, 직선 2 및 3)은 하드 특성이고, 전기자 회로 R의 저항을 변경하여 얻은 것은 소프트 특성입니다(그림 8, 직선 4) .
DC 모터의 회전을 역전시키는 것은 전기자 권선이나 계자 권선에서 전류의 방향을 변경함으로써 달성됩니다. 계자 권선을 전환하는 것은 인덕턴스로 인해 전기자 권선을 전환하는 것에 비해 제동 시간이 증가하기 때문에 덜 일반적입니다.
문제의 조건에 따른 속도와 기계적 특성은 그림 1에 제시되어 있다. 9.
쌀. 9. 병렬여자 전동기의 자연 및 인공 속도(a) 및 기계적(b) 특성(예 2)
최신 전기 드라이브에서는 생산 메커니즘을 중단하거나 이동 방향을 변경해야 하는 경우가 많습니다. 이러한 작업은 선택한 전기 제동 방법에 해당하는 기계적 특성 중 하나에 따라 전기 모터를 제동 모드로 전환하여 수행할 수 있습니다. 다양한 작동 모드에 대한 병렬 여자 모터의 기계적 특성이 그림 1에 나와 있습니다. 10.
쌀. 10. 다양한 작동 모드에서 병렬 여자 모터의 기계적 특성
이 모드에서는 모터 샤프트의 전류와 토크가 음수입니다. 고려된 전기 모터 작동 제동 모드는 여자 전류가 증가하거나 모터 회전 속도가 가능한 속도 n0 이상으로 증가하는 경우 일반 회로의 전환 없이 자동으로 생성됩니다. 이 경우 전기 기계는 발전기로 작동하여 네트워크에 전기 에너지를 공급합니다. 기계에 의해 발생된 제동 토크는 샤프트에 적용되는 구동 토크와 균형을 이룹니다. 이 제동 방법은 크레인 및 기타 설비에서 하중을 낮출 때 사용됩니다. 빈번한 시동 및 정지가 있는 전기 드라이브의 발전기 제동은 네트워크에 전기가 방출되기 때문에 매우 경제적입니다.
에너지가 네트워크로 방출되는 발전기 제동.
네트워크에 에너지를 출력하는 회생 제동 모드에서 기계의 기계적 특성은 제2사분면 영역에 대한 모터 모드 특성의 자연스러운 연속입니다(그림 10 참조).
기계 전기자가 저항으로 단락될 때 발전기 제동(동적 제동).
고려된 모드에서 기계의 기계적 특성은 회전 속도의 양수 값에서 전류와 토크의 부호가 음수이기 때문에 사분면 II(그림 10 참조)에 있는 좌표 원점을 통과합니다. 앵커 체인의 저항이 증가하면 특성의 강성이 감소합니다. 동적 제동 모드에서 기계는 전기 구동 장치와 생산 메커니즘의 회전 관성 질량에 축적된 운동 에너지로 인해 발전기로 작동합니다.
동적 제동 모드로 전환할 수 있는 엔진 전환 회로가 그림 1에 나와 있습니다. 11. 제동을 수행하려면 접촉기 K를 사용하여 모터 전기자를 네트워크에서 분리하고 접촉기 KT를 사용하여 저항 Rn을 닫아야 합니다. 계자 권선은 모터 모드에서와 동일한 방식으로 네트워크에 연결된 상태로 유지됩니다. 이미 표시된 대로 모터 전기자는 드라이브의 움직이는 부분에 저장된 운동 에너지로 인해 계속 회전합니다. 결과 e. d.s. 전기자 회로에 전류가 발생합니다. 방향 마. d.s. 모터 모드와 동일하게 유지되며 모터의 전류와 토크는 방향을 변경합니다. 엔진은 움직임에 반대되는 제동 토크를 발생시킵니다. 그 영향으로 인해 엔진 및 메커니즘의 관련 회전 부품이 빠르게 정지됩니다.
편향 제동. 고려 중인 모드에서 엔진의 기계적 특성은 모터 모드의 기계적 특성의 사분면 IV로 이어집니다(그림 10 참조).
백투백 모드는 부하(리프팅 메커니즘)에서 발생하는 샤프트의 토크가 추진 모드에서 전기 모터가 생성할 수 있는 최대 토크보다 클 때 발생합니다. 이 경우 무게의 영향으로 부하가 떨어지기 시작하여 권선을 켤 때인가 전압의 극성에 의해 결정된 방향과 반대 방향으로 전기 모터가 회전하게됩니다. 전류의 방향은 변경되지 않습니다. 즉, 모터 모드와 동일합니다. 엔진 토크도 그 부호를 유지하지만 새로운 안정된 동작과 관련하여 제동됩니다.
쌀. 11. 동적 제동 중 엔진을 켜는 방식
후진 모드의 전류량이 모터 모드의 전류량보다 크므로 후진 제동 중에 엔진에서 발생하는 토크의 양도 증가합니다.
역방향 모드는 회전 역전 방향을 빠르게 변경하기 위해 전기 드라이브에서 자주 사용됩니다.
후진에 의한 엔진 제동 모드를 사용하여 생산 메커니즘을 신속하게 정지할 수도 있습니다. 이렇게 하려면 전기자 권선 단자의 전압 극성을 변경해야 합니다. 카운터 스위칭을 통해 제동 중에 엔진을 켜는 다이어그램이 그림 1에 나와 있습니다. 12. 백오프 모드로 전환하기 전에 모터 전기자는 HF 접촉기를 통해 네트워크에 연결됩니다. 제동을 수행하기 위해 모터 전기자는 이 접촉기에 의해 네트워크에서 분리되고 KN 접촉기에 의해 네트워크에 다시 연결됩니다. 이 경우 전기자 권선의 전압 극성과 전류 방향이 변경됩니다. 엔진이 제동 토크를 생성하고 정지하기 시작합니다. 전기자 전류는 전기자 회로에 추가 저항 RB를 포함시켜 제동 모드에서 제한됩니다. 모터는 접촉기를 사용하여 자동으로 전환되며, 전환 시간 동안 모터 회전 속도는 거의 변하지 않습니다.
쌀. 12. 카운터 스위칭을 통해 제동 중 엔진을 켜는 방식
엔진 전기자가 0에 가까운 속도에서 네트워크에서 분리되지 않으면 엔진 스위칭 회로에 따라 반대 방향으로 작동하기 시작한다는 점을 명심해야 합니다.
역제동 중에 엔진은 움직이는 부품에 저장된 운동 에너지를 전기 에너지로 변환할 뿐만 아니라 네트워크에서 에너지를 소비합니다. 전기자 회로의 저항을 가열하는 데 에너지가 소비(손실)됩니다.
마지막 평등에서 순차적 여자가 있는 전기 모터의 토크와 작은 부하 영역(불포화 자기 회로)에서의 속도 사이에는 쌍곡선 관계가 있음을 알 수 있습니다.
다양한 작동 모드에서 순차적으로 여자되는 전기 모터의 기계적 특성이 그림 1에 나와 있습니다. 14.
2. 순차 여자 전기 모터
그림에서. 그림 13은 직렬 여자 모터를 켜기 위한 회로도를 보여줍니다.
직렬 여자가 있는 전기 모터의 속도 특성 방정식은 병렬 여자가 있는 전기 모터의 속도 특성 방정식과 동일합니다.
자속은 전류의 크기에 비례하기 때문에 등식 값을 공식에 대입하면 변환을 통해 직렬 여기가 있는 모터의 기계적 특성을 표현할 수 있습니다.
쌀. 13. 직렬 여자 DC 모터의 스위칭 회로
쌀. 14. 다양한 작동 모드에서 순차적 여자를 갖는 모터의 기계적 특성
순차적 여자를 사용하는 전기 모터의 기계적 특성을 분석하면 다음과 같은 결론을 내릴 수 있습니다.
a) 정격 값의 20-25% 미만의 부하에서는 전기자 회전 속도의 과도한 증가로 인해 전기 모터의 자연 특성 작동이 실제로 허용되지 않습니다(그림 14, 곡선 1).
b) 전기자 회로의 추가 저항이 증가하면 기계적 특성의 강성이 감소하고 아래로 이동합니다(그림 14, 곡선 2).
c) 기계적 특성 곡선은 그림 1에서와 같이 점근적입니다. 14는 교차하지 않고 세로축에 접근하므로 회전 속도를 증가시키면 직렬 여자가 있는 전기 모터를 네트워크에 에너지 출력이 있는 발전기 작동 모드로 전환하는 것이 불가능합니다(가능한 한 병렬 여자 기계).
순차적 여자로 기계를 제동하려면 일반적으로 역방향 스위칭 또는 동적 제동이 사용됩니다.
카운터 스위칭으로 제동할 때 기계적 특성은 모터 모드의 특성이 음의 속도 영역까지 지속됩니다. 이 경우 전류를 제한하기 위해 모터 회로에 추가 저항이 도입됩니다. 순차 여자 모터는 전기자 극성이 변경되면 백투백 모드로 작동합니다. 계자 권선에서는 전류의 방향이 변하지 않아야 합니다.
동적 제동 중 엔진의 기계적 특성은 2사분면에 위치합니다. 자가 여자 중 동적 제동 모드의 제동 토크는 기계 속도가 감소함에 따라 감소합니다.
독립적인 여자를 사용하는 동적 제동이 더 효과적입니다. 이 경우 전기자 권선은 네트워크에서 분리되고 외부 저항에 닫히고 계자 권선은 추가 저항을 통해 네트워크에 연결됩니다. 후자의 경우 엔진은 별도로 여자된 발전기로 작동하기 때문에 그 특성은 동적 제동 시 병렬 여자 엔진의 특성과 유사합니다. 이러한 특성은 직선이며 모두 원점에서 교차하므로 저항이 적고 강성이 더 높습니다.
쌀. 15. 네트워크에서 계자 권선의 독립적인 전원 공급을 사용하여 동적 제동 모드에서 엔진을 켜는 방식
그림에서. 도 15는 네트워크로부터 여자 권선의 독립적인 전원 공급을 사용하여 동적 제동 모드에서 엔진을 켜는 다이어그램을 보여줍니다.
시동 토크가 크고 단기 과부하를 견딜 수 있는 DC 모터는 대형 굴삭기의 전기 구동에 폭넓게 적용됩니다. DC 모터 사용의 단점은 이러한 모터에 전력을 공급하기 위해 AC-DC 변환기를 설치해야 한다는 점입니다.
에게범주: - 건설 기계의 전기 장비
여기 방법에 따라 DPT는 독립적(또는 병렬) 여기, 순차적 여기 및 혼합 여기로 구별됩니다. 독립적 여기의 한 유형은 영구 자석으로부터의 여기입니다. 이러한 모터의 특징은 기계의 전기자 전류로부터 여자 전류(및 여자 자속)가 독립된다는 것입니다.
쌀. 65. 독립적인 여자가 있는 DCT, a) 병렬, b) 영구 자석에서
모터 작동 모드에서 전기자 전류 및 EMF에 대한 표현식을 DPT의 주요 방정식으로 대체하겠습니다.
, 
그리고 .
결과적으로 우리는 다음을 얻습니다:
.
에 대한 마지막 방정식을 해결한 후 승,독립적인 여기를 갖는 DCB의 기계적 특성에 대한 방정식을 얻습니다. Ce = Cm.
.
이 경우 Ф = const이므로 k = SF로 표시하고 다음을 얻습니다.
.
여기서 wxx는 기계의 이상적인 유휴 속도입니다. Dw는 모터 부하 토크로 인한 속도 변화입니다. 독립적인 여기를 갖는 DCT의 기계적 특성은 그림 66에 나와 있으며 직선을 나타내며 가로축에 대한 기울기는 여기 자속 및 전기자 저항의 크기에 따라 달라집니다. 리아. 여기 자속이 작을수록 저항은 커집니다. 리아, 기계적 특성이 더 가파릅니다.
모터의 여권 데이터에 따라 독립적인 여자를 갖는 DC 모터의 기계적 특성을 구성하는 절차입니다.
가치를 계산하다 케이관계로부터, 
그리고 우리는 다음을 얻습니다: 
쌀. 66. 독립 여자 DC 모터의 기계적 특성
w xx 유휴 속도(포인트 1)를 계산해 보겠습니다. .
작동 지점 2의 위치를 결정해 보겠습니다. 이를 위해 여권 값 w nom을 가져와 순간 값을 계산합니다. 
.
두 점을 지나는 직선을 그려 봅시다. 이는 시작 토크 지점에서 토크 축과 교차합니다. M=M p.
기계적 특성 방정식에서 다음과 같이 일정한 부하 토크에서 모터 속도를 세 가지 방법으로 조정할 수 있습니다.
- 모터 전기자의 전압을 변경하고,
- 모터 전기자 회로의 저항을 변경하고,
- 기계의 여기 흐름을 변경함으로써.
첫 번째 방법으로 속도를 조절할 때 전기자의 전압은 가변 저항 또는 증폭 변환 장치를 사용하여 변경되는 반면 여기 자속은 일정하게 유지됩니다. 이 제어 방법에 해당하는 기계적 및 제어 특성 계열이 그림 67에 나와 있습니다.
쌀. 67. 독립적 여자를 갖는 DC 모터의 기계적 (a) 및 제어 (b) 특성 계열
전압 변화로 유유휴 속도도 비례적으로 변경되지만 기계적 특성의 경사각(또는 심각도)은 변경되지 않습니다. 조절 특성은 전기자 전압에서 선형입니다. 유>유 tr; 전기자 전압에 대한 데드 존이 있습니다 유< U tr, 어디서 유 tr – 엔진 시동 전압. 모터는 M이 될 때까지 회전하지 않습니다.<М н , 그러한 순간을 생성하려면 회전 속도 w가 필요합니다. = 0 전기자 전류 I tr 및 해당 전압 U tr. .
고려된 제어 방법에는 다소 복잡한 장비가 필요하다는 사실에도 불구하고 현대 전기 드라이브에 널리 사용됩니다. 높은 기계적 강성을 유지하면서 넓은 범위에 걸쳐 부드럽고 경제적인 속도 제어를 제공합니다. 이 방법을 사용하는 최고의 최신 시스템은 최대 1:100000의 범위를 제공합니다.
