2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Характеристики двигателя постоянного тока с постоянным

Характеристики двигателя постоянного тока с постоянным

Несмотря на ряд существенных недостатков, связанных с наличием скользящего контакта между щеткой и коллектором, исполнительные двигатели постоянного тока широко используются в системах автоматического управления, регулирования и контроля, поскольку обладают и рядом положительных качеств, в частности такими как: плавное, широкое и экономичное регулирование частоты вращения; практическое отсутствие ограничений на максимальную и минимальную частоту вращения; большие пусковые моменты; хорошая линейность механических а при якорном управлении и регулировочных характеристик.

Как и любые исполнительные двигатели, эти имеют две обмотки: обмотку возбуждения и обмотку управления. При этом напряжение управления может подаваться либо на обмотку якоря, либо на обмотку возбуждения. Поэтому различают якорное и полюсное управление.

§ 2.1 Якорное управление исполнительным двигателем

Рис. 2.1. Схема включения исполнительного двигателя при якорном управлении

Схема включения двигателя с якорным управлением показана на рис. 2.1. Напряжение возбуждения подается на обмотку полюсов, напряжение управления — на обмотку якоря. Коэффициент сигнала a здесь равен a = Uу/Uв. Для двигателей с постоянными магнитами a = Uу/Uу.ном. Регулирование частоты вращения осуществляется изменением напряжения управления.

При отсутствии насыщения Фв= kфUв, а поскольку Uв = const, магнитный поток возбуждения также остается постоянным, т.е. Фв = const.

Вращающий момент двигателя

Выразим момент в относительных единицах, приняв за базовый момент пусковой момент, развиваемый двигателем при n = 0 и a = 1

Тогда относительное значение момента m = M/Mб

(2.1)

Частота вращения при холостом ходе (m = 0 и a = 1)

(2.2)

Откуда находим cеkф= 1/nо. Подставляя это значение в (2.1), получим

(2.3)

где n = n/nо— относительная частота вращения двигателя.

(2.4)

Уравнение (2.3) есть уравнение механической характеристики исполнительного двигателя при якорном управлении. Решив его относительно n, получим уравнение регулировочной характеристики

Механическая мощность в относительных единицах рмх = mn = n(a — n). Угловую скорость, при которой наступает максимум мощности, найдем известным приемом (dpмх/dn = 0), откуда nм= a/2, а максимальное значение механической мощности будет

Мощность управления

Приняв за базовую единицу мощность управления при коротком замыкании Ру.к (n = О, a = 1)

получим мощность управления в относительных единицах

На рис. 2.2,а представлены механические, на рис. 2.2,б — регулировочные характеристики, а на рис. 2.3 показана зависимость рмх = f(n) исполнительного двигателя. Проанализируем свойства двигателя при якорном способе управления.

Механические характеристикилинейные и параллельные, что означает независимость быстродействия от коэффициента сигнала. Пусковой момент и угловая скорость холостого хода пропорциональны коэффициенту сигнала.

Рис.2.2. Механические (а) и регулировочные (б) характеристики исполнительного двигателя постоянного тока при якорном управлении

Рис. 2.3. Зависимость механической мощности от скорости вращения при якорном управлении

Регулировочные характеристикилинейные. Напряжение трогания пропорционально моменту нагрузки. Линейность механических и регулировочных характеристик является важным достоинством якорного управления.

Мощность управления резко возрастает с увеличением коэффициента сигнала. Кроме того, она доходит до 95 % полной потребляемой мощности двигателя, поскольку является мощностью якорной цепи, что характерно для двигателей постоянного тока.

В данном случае это является существенным недостатком якорного управления, ибо предполагает наличие мощных и дорогих усилителей.

Мощность возбуждения остается величиной постоянной, независящей ни от коэффициента сигнала, ни от частоты вращения. К тому же — она небольшая по величине, что также характерно для машин постоянного тока.

Максимум механической мощности в сильной степени зависит от коэффициента сигнала и даже при a = 1 не превышает 1/4 базовой мощности.

§ 2.3. Полюсное управление исполнительным двигателем

Рис. 2.4. Схема включения исполнительного двигателя при полюсном управлении

Схема управления приведена на рис.2.4 Напряжение управления подается на обмотку главных полюсов, напряжение возбуждения — на обмотку якоря, по которой в течение всего времени работы двигателя протекает ток возбуждения. В двигателях, мощностью более 10 Вт, для его ограничения включают дополнительное сопротивление Rд.

Если пренебречь насыщением магнитной цепь, можно считать Ф = kфUу = kфaUв. Тогда ток якоря

Принимая за базовый момент пусковой (n = 0, a =1))

получим относительное значение момента

С учетом (2.2) уравнение механической характеристики примет вид

Решив его относительно n, получим уравнение регулировочной характеристики

Механическая мощность в относительных единицах рмх= mn = an — a 2 n 2 . Скорость, при которой наступает максимум мощности nм = 0,5/a. Тогда максимальная механическая мощность будет

Мощность возбуждения рв = UвIв. Подставляя значение тока, получим

На рис. 2.5,а представлены механические, на рис. 2.5,б — регулировочные характеристики, а на рис. 2.6 показана зависимость рмх = f(n) исполнительного двигателя при полюсном управлении.

Рис.2.5. Механические (а) и регулировочные (б) характеристики исполнительного двигателя постоянного тока при полюсном управлении

Проанализируем эти графики.

Механические характеристики линейные, но непараллельные, к тому же и неоднозначные (одну и ту же частоту вращения можно получить при разных значениях a). Пусковой момент прямо-, а частота вращения холостого хода обратно пропорциональны коэффициенту сигнала и при малых a может существенно превышать номинальную, что безусловно опасно для двигателя.

Регулировочные характеристикинелинейные, а при m 0,5.

Мощность управления пропорциональна квадрату коэффициента сигнала и не зависит от частоты вращения. Она значительно меньше, чем при якорном управлении, что является достоинством данного способа.

Мощность возбужденияс увеличением частоты вращения уменьшается и тем быстрее, чем больше a.

Максимум механической мощности не зависит от коэффициента сигнала, что также можно отнести к достоинствам полюсного управления.

Несмотря на отмеченные достоинства полюсного управления, предпочтение все-таки следует отдать якорному потому, что оно обеспечивает линейные и однозначные характеристики, в принципе исключает самоход (при полюсном он возможен из-за взаимодействия тока якоря с потоком остаточной намагниченности полюсов), обладает более высоким быстродействием, поскольку индуктивность якоря меньше индуктивности обмотки возбуждения.

ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в электроприводах механизмов, где требуется широкое изменение частоты вращения. Как уже отмечалось, они используются в металлургической промышленности, станкостроении, системах автоматического регулирования, на электрическом транспорте, в авиации и автомобилестроении. Двигатели постоянного тока могут иметь мощность в пределах от нескольких ватт до нескольких тысяч киловатт. Двигатели постоянного тока классифицируют по способу включения обмотки возбуждения. Различают двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Электрические схемы этих двигателей аналогичны схемам соответствующих генераторов. В отличие от генератора, и ток якоря, и ток возбуждения в двигателях постоянного тока потребляется из сети.

Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. На рис. 6.1 представлена схема включения в сеть двигателя постоянного тока па­раллельного возбуждения.

Рис. 6.1. Схема включения двигателя параллельного возбуждения в сеть

Обычно мощность сети постоянного тока много больше мощности двигателя, так что напряжение сети неизменно. Тогда обмотку параллельного возбуждения можно представить и как обмотку независимого возбуждения. Отметим, что в цепь якоря машин небольшой мощности (единицы кВт) обычно включают пусковое сопротивление RП, ограничивающее ток якоря в момент его включения в сеть.

Читать еще:  Airtrek 4g63 что за двигатель

Таким образом, ток двигателя IДВ будет складываться из тока якоря и тока возбуждения:

Поскольку ток возбуждения составляет 3. 5% тока якоря, то иногда для практических расчетов принимают ток двигателя равным току якоря. Ток в цепи якоря будет определяться разностью напряжения сети и ЭДС якоря и сопротивлением якорной цепи:

Этот ток, взаимодействуя с магнитным полем машины, будет создавать вращающий электромагнитный момент, потребляя из сети мощность

Мощность P1,подводимая из сети, делится между цепью якоря Ра и цепью возбуждения РВ. Небольшая часть мощности, потребляемой цепью якоря, затрачивается на нагревание обмотки якоря РЭЛ. Остальная часть преобразуется в механическую мощность РМЕХ. Механическая мощность идет на покрытие мощности потерь в стали РС и мощности механических потерь РМП на трение в подшипниках, щеток на коллекторе и вентиляционные потери. Энергетическая диаграмма двигателя приведена на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока

Поскольку ЭДС Е в двигателе имеет направление, противоположное направлению тока якоря, то ее принято называть противоэлектродвижущей силой (противоЭДС). Она, как и ЭДС генератора, зависит от конструктивной постоянной машины СЕ, потока главных полюсов и частоты вращения n якоря:

Напряжение на зажимах якоря:

Двигатель при подключении в сеть вращается и развивает на валу вращающий момент:

Этот момент уравновешивает статический момент (момент сопротивления) на валу двигателя.

С учетом (6.4), уравнение баланса напряжений на якоре (6.5) примет вид:

откуда можно получить зависимость частоты вращения от тока якоря:

Выражение (6.8) называется уравнением электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

При токе якоря равном нулю n=n= U/СЕ Ф. Величина n называется частотой идеального холостого двигателя. При n=n Е = U.

Подставив в (6.8) выражение для тока, выраженного через момент в соответствии с (6.6), получим зависимость n = f(M), которая называется уравнением механической характеристики двигателя постоянного тока:

При неизменных значениях напряжения, магнитного потока и сопротивления якорной цепи механическая характеристика (6.9) представляет собой уравнение прямой линии (рис. 6.3,а).

Рис. 6.3. Механические (а) и рабочие (6) характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Величина Δn=(Rа+ RП)/СЕ СМФ 2 , зависящая от суммы сопротивлений Rа+ RП,определяет наклон механической характеристики к оси абсцисс. При отсутствии в цепи якоря добавочного сопротивления RП, и номинальном токе возбуждения механическая характеристика двигателя называется естественной характеристикой (1 на рис. 6.3, а). Номинальному моменту МН на естественной характеристике соответствует номинальная частота вращения nН. При включении добавочного реостата угол наклона этих характеристик возрастает тем больше, чем больше величина сопротивления, вследствие чего формируется семейство реостатных характеристик 2, 3, 4. Это позволяет получить новые значения частот вращения.

Реакция якоря, уменьшая несколько поток машины Ф при нагрузке, стремится придать естественной механической характеристике отрицательный угол наклона, при котором частота вращения n возрастает с увеличением момента М. Однако двигатель с такой характеристикой в большинстве электроприводов устойчиво работать не может. Поэтому современные мощные двигатели с параллельным возбуждением часто снабжают небольшой последовательной обмоткой возбуждения, которая придает механической характеристике необходимый наклон. МДС этой обмотки при номинальном токе составляет около 10% от МДС параллельной обмотки.

Регулировочный реостат RВ позволяет изменять ток возбуждения двигателя и его магнитный поток. При этом, как следует из (6.9), будет изменяться и частота вращения, причем будет возрастать и частота вращения идеального холостого хода. При номинальном напряжении на якоре (RП=0) и уменьшении магнитного потока (RВ >0) характеристики проходят тем выше естественной и круче ее, чем меньше магнитный поток. Однако существенное уменьшение магнитного потока не допускается, поскольку частота вращения двигателя резко возрастает (двигатель идет «вразнос»). При этом сильно увеличивается ток якоря и может возникнуть круговой огонь. Таким образом, обрыв цепи возбуждения крайне опасен.

Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимости потребляемой мощности Р1,тока якоря 1а,частоты вращения n, момента M и КПД η от мощности на валу двигателя Р2 при неизменных напряжении и токе возбуждения (U = const и 1В= const). Характеристики частоты вращения и момента являются линейными, а зависимости КПД, тока и мощности имеют характер, общий для всех электрических машин. Если в двигателе, обмотка якоря и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряжениями, та его называют двигателем с независимым возбуждением. Механические и рабочие характеристики двигателя с независимым возбуждением аналогичны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением, поскольку у них ток возбуждения не зависит от тока якоря.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения. В этом двигателе обмотка возбуждения соединяется последовательно с обмоткой якоря, ток возбуждения равен току якоря 1В=1а , поэтому магнитный поток Ф является функцией тока якоря. Если ток якоря 1а 2 . (6.10)

Так как М= СМ Ф1а= СМ kФ 1а 2 , то выразив ток якоря через момент и подставив его в (6.10), получим:

Механическая характеристика двигателя мягкая, имеет форму гиперболы, асимптотически приближающуюся к оси частот вращения (рис. 6.4,б). Это означает, что при холостом ходе или малых нагрузках на валу частота вращения двигателя резко возрастает до недопустимых значений, двигатель идет «вразнос». Поэтому минимальная нагрузка такого двигателя должна быть не менее 20. 30% номинальной.

Дата добавления: 2017-11-21 ; просмотров: 2710 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Характеристики двигателя постоянного тока с постоянным

Рис. 7. Схема включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Для построения механической характеристики двигателя параллельного возбуждения достаточно иметь две ее точки, так как характеристика имеет вид прямой линии (прямолинейна).

На рис. 8 приведены естественные и искусственные механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Рис. 8. Механические характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
1 — естественная; 2 — искусственные при различных потоках возбуждения; 3 — искусственные при различных напряжениях; 4 — искусственные при различных сопротивлениях в цепи якоря

Искусственные механические характеристики, получаемые за счет изменения магнитного потока Ф или подводимого напряжения U (рис. 8, прямые 2 и 3), являются жесткими характеристиками, а получаемые за счет изменения сопротивления якорной цепи R — мягкими характеристиками (рис. 8, прямая 4).

Реверсирование вращения двигателя постоянного тока осуществляется изменением направления тока либо в обмотке якоря, либо в обмотке возбуждения. Переключение обмотки возбуждения практикуется реже, так как вследствие ее индуктивности время торможения возрастает по сравнению с переключением обмотки якоря.

Скоростные и механические характеристики, соответствующие условиям задачи, представлены на рис. 9.

Читать еще:  Вебасто расход топлива дизельного двигателя

Рис. 9. Естественная и искусственные скоростные (а) и механические (б) характеристики двигателя параллельного -возбуждения (к примеру 2)

В современных электроприводах часто возникает необходимость останавливать производственный механизм или изменять направление его движения. Эти операции можно осуществлять переводом электродвигателя в тормозной режим работы по одной из механических характеристик, отвечающих выбранному способу электрического торможения. Механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением для различных режимов работы представлены на рис. 10.

Рис. 10. Механические характеристики двигателя с параллельным возбужденней при различных режимах работы

В этом режиме ток и момент на валу двигателя отрицательны. Рассматриваемый тормйзной режим работы электродвигателя создается автоматически, без каких-либо переключений в нормальной схеме, если ток возбуждения увеличивается или скорость вращения двигателя повышается сверх возможной скорости п0. В этом случае электрическая машина работает как генератор, отдавая электрическую энергию в сеть. Развиваемый машиной тормозной момент уравновешивается движущим моментом, приложенным к валу. Этот способ торможения применяется в крановых и других установках при спуске груза. Генераторное торможение в электроприводах с частыми пусками и остановками является весьма экономичным, поскольку оно сопровождается отдачей электроэнергии в сеть.

Генераторное торможение с отдачей энергии в сеть.

Механические характеристики машины в режиме генераторного торможения с отдачей энергии в сеть являются естественным продолжением характеристик двигательного режима в область квадранта II (см. рис. 10).

Генераторное торможение при замыкании якоря машины на сопротивление (динамическое торможение).

Механические характеристики машины в рассматриваемом режиме проходят через начало координат, располагаясь в квадранте II (см. рис. 10), так как при положительном значении скорости вращения ток и момент отрицательны по знаку. Жесткость характеристик уменьшается с увеличением сопротивления якорной цепи. В режиме динамического торможения машина работает генератором за счет кинетической энергии, накопленной во вращающихся инерционных массах электропривода и производственного механизма.

Схема включения двигателя, позволяющая перевести его в режим динамического торможения, приведена на рис. 11. Для осуществления торможения якорь двигателя необходимо отключить от сети контактором К и замкнуть его на сопротивление Rn контактором КТ. Обмотка возбуждения при этом остается включенной в сет‘ь так же, как и в двигательном режиме. Якорь двигателя, как уже указывалось, будет продолжать вращаться за счет кинетической энергии, запасенной в движущихся частях привода. Возникающая при этом э. д. с. ея вызовет ток в цепи якоря. Направление э. д. с. сохранится то же, что и в двигательном режиме, а ток и момент двигателя изменят свое направление. Двигатель будет развивать тормозной момент, направленный против движения. Под его воздействием произойдет быстрая остановка двигателя и связанных с ним вращающихся частей механизма.

Торможение прогивовключением. Механические характеристики двигателя в рассматриваемом режиме являются продолжением в квадрант IV механических характеристик двигательного режима (см. рис. 10).

Режим противовключения имеет место, когда момент на валу от груза (в подъемных механизмах) оказывается больше предельного момента, который может развивать электродвигатель в двигательном ‘режиме. В этом случае груз под действием своего веса начнет опускаться, что приведет к вращению электродвигателя в сторону’, противоположную той, которая определяется полярностью приложенного напряжения при данном включении обмоток. Направление тока при этом остается неизменным, т. е. таким же, что и в двигательном режиме; момент двигателя также сохраняет свой знак, но по отношению к новому установившемуся движению он будет являться тормозным.

Рис. 11. Схема включения двигателя при динамическом торможении

Величина тока в режиме противовключения больше, чем в двигательном режиме, поэтому и величина момента, развиваемая двигателем при торможении противо-включением, также увеличивается.

Режим противовключения часто используется в электроприводах для быстрого изменения направления их вращения—реверсирования.

Тормозной режим работы двигателя противовключе-нием может быть использован и для быстрой остановки производственного механизма. Для этого надо изменить полярность напряжения на зажимах обмотки якоря. Схема включения двигателя при торможении противовключением представлена на рис. 12. До перехода в режим противовключения якорь двигателя подключен к сети контактором КВ. Для осуществления торможения якорь двигателя отключается от сети этим контактором и снова включается в сеть контактором КН. При этом изменяется полярность напряжения на обмотке якоря и направление тока в нем. Двигатель создает тормозной момент и начинает останавливаться. Ограничение тока якоря в тормозном режиме производится путем включения добавочного сопротивления RB в цепь якоря. Переключение двигателя с помощью контакторов происходит автоматически, и скорость вращения двигателя за время переключения практически не изменяется.

Рис. 12. Схема включения двигателя при торможении противовключением

Следует иметь в виду, что если якорь двигателя не будет отключен от сети при скорости, близкой к нулю, то в соответствии со схемой включения двигателя начнется разбег его в обратном направлении.

При торможении противовключением двигатель Не только преобразует кинетическую энергию, запасенную в движущихся частях, в электрическую, но и потребляет энергию из сети. Энергия затрачивается (теряется) на нагрев сопротивлений в цепи якоря.

Из последнего равенства следует, что между моментом электродвигателя с последовательным возбуждением и его скоростью в области небольших нагрузок (ненасыщенная магнитная цепь) существует гиперболическая зависимость.

Механические характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением при различных режимах работы приведены на рис. 14.

2. Электродвигатели с последовательным возбуждением

На рис. 13 приведена схема включения двигателя последовательного возбуждения.

Уравнение скоростной характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением то же, что и для электродвигателя с параллельным возбуждением.

Поскольку магнитный поток пропорционален величине тока, можно, подставляя в формулу значение из равенства, получить путем преобразований выражение механической характеристики для двигателя с последовательным возбуждением:

Рис. 13. Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Рис. 14. Механические характеристики двигателя с последовательным возбуждением при различных режимах работы

Анализ характера механической характеристики электродвигателя с последовательным возбуждением позволяет сделать следующие выводы:
а) при нагрузках ниже 20—25% номинальной работа электродвигателя на естественной характеристике практически недопустима из-за чрезмерного увеличения скорости вращения якоря (рис. 14, кривая 1);
б) с увеличением дополнительного сопротивления в цепи якоря жесткость механической характеристики уменьшается и она смещается вниз (рис. 14, кривая 2);
в) кривая механической характеристики асимптотически, как это следует из рис. 14, приближается к оси ординат, не пересекаясь с ней, из чего следует, что повышением скорости вращения нельзя перевести электродвигатель с последовательным возбуждением в генераторный режим работы с отдачей энергии в сеть (как это возможно у машины с параллельным возбуждением).

Для торможения машины с последовательным возбуждением обычно применяют противовключение или динамическое торможение.

При торможении противовключением механические характеристики являются продолжением характеристик двигательного режима в область отрицательной скорости. При этом в цепь двигателя вводится дополнительное сопротивление для ограничения тока. Двигатель с последовательным возбуждением работает в режиме противовключения при перемене полярности якоря. В обмотке возбуждения направление тока должно оставаться неизменным.

Читать еще:  Виды двигателей типа а с характеристиками

При динамическом торможении механические характеристики двигателя расположены в квадранте II. Тормозной момент в режиме динамического торможения при самовозбуждении уменьшается со снижением скорости машины.

Более эффективным является динамическое торможение с независимым возбуждением. В этом случае обмотка якоря отключается от сети и замыкается на внешнее сопротивление, а обмотка возбуждения подсоединяется к сети через дополнительное сопротивление. Поскольку в последнем случае двигатель работает генератором с независимым возбуждением, его характеристики подобны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением при динамическом торможении. Эти характеристики прямолинейны и все пересекаются в начале координат, обладая большей жесткостью при меньших сопротивлениях.

Рис. 15. Схема включения двигателя в режиме динамического торможения при независимом питании обмотки возбуждения от сети

На рис. 15 приведена схема включения двигателя в режиме динамического торможения при независимом питании обмотки возбуждения от сети,

Двигатели постоянного тока, как обладающие большим пусковым моментом и выдерживающие значительные кратковременные перегрузки, нашли широкое применение в электроприводе крупных экскаваторов. К недостаткам применения двигателей постоянного тока относится необходимость установки преобразователей переменного тока в постоянный для питания этих двигателей.

Характеристики двигателя постоянного тока с постоянным

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Выведенные в предыдущем параграфе уравнения скорост­ных и механических характеристик справедливы для любого электродвигателя постоянного тока. Однако это не значит, что для всех электродвигателей характеристики одинаковы. Наобо­рот, как будет показано, между характеристиками различных электродвигателей постоянного тока имеются существенные различия.

Анализируя любое из полученных в статье особенности электродвигатели постоянного тока уравнений, нетруд­но заметить, что все они являются уравнениями прямых линий, если U =соnst и Ф = соnst, т.е. механическая и скоростная характеристики электродвигателя по­стоянного тока с параллельным воз­буждением прямолинейны и :при со­ответствующем выборе масштабов они могут быть представлены одной прямой (рис. 9).

Действительно, ко­гда электродвигатель работает вхо­лостую, развиваемый им момент ра­вен нулю, так как нулю равен мо­мент сопротивления на валу двига­теля. При этом, согласно выраже­нию (28), нулю должен быть равен и ток в обмотке якоря. Таким обра­зом, из уравнения (25) или (29) может быть получена скорость идеального холостого хода электродвигателя

Нужно иметь в виду, что фактическая скорость холостого хода электродвигателя всегда несколько ниже скорости идеаль­ного» холостого хода, так как в действительности момент со­противления на валу электродвигателя не может быть равен нулю даже при отсутствии нагрузки на электродвигатель, а следовательно, и ток действительного холостого хода электро­двигателя нулю не равен.

Если нагрузка на электродвигатель возрастает (т. е. воз­растает момент сопротивления на его валу), то возрастает развиваемый электродвигателем вращающий момент и растет ток в его якорной обмотке. Это должно вызывать, согласно уравнениям (25) и (29), снижение скорости вращения электродвигателя. В режиме короткого замыкания электродвигателя (режим стоянки под током) n = 0, а ток короткого замыкания Аналогично, момент короткого замыкания М к = кФІ я . к . Таким образом, скоростная характери­стика электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением п = f(І я ) и механическая характеристика п = f(М) пересекают оси координат в совершенно определенных точках, соединив которые, можно получить указанные характеристики, представленные одной прямой (см. рис. 9). На рис. 9, помимо естественной характеристики, показан ряд искусственных ха­рактеристик двигателя при различных дополнительных сопро­тивлениях R в якорной цепи. Из уравнений (27) и (30) вытекает, что искусственные характеристики тоже прямолинейны, исходят из общей точки холостого хода и лежат ниже естест­венной характеристики, т. е. чем выше дополнительное сопро­тивление R в якорной цепи, тем круче (или мягче) характерис­тика электродвигателя. На рисунке обозначены: М н (I я . н ) — номинальный момент и ток якоря; М к (I я.к ) — момент и ток якоря при заторможенном якоре.

Как видно из уравнений, скорость электродвигателя парал­лельного возбуждения меняется при различных нагрузках за счет изменения падения напряжения в сопротивлении якоря. Поскольку сопротивления якорей машин постоянного тока невелики, скорость электродвигателей параллельного возбужде­ния меняется незначительно, особенно при работе на естест­венной характеристике. Так, для электродвигателей мощностью от 5 до 100 квт перепад скорости пои номинальной нагрузке

где большие значения соответствуют электродвигателям мень­шей мощности.

Ввиду прямолинейности, практическое построение характе­ристик электродвигателя с параллельным возбуждением вы­полнить нетрудно. Для этого достаточно иметь координаты двух точек. Обычно естественную характеристику электродви­гателя строят по скорости идеального холостого хода, номи­нальной скорости вращения и номинальному моменту (или току). Скорость идеального холостого хода электродвигателя может быть вычислена следующим образом.

Против э. д. с. при работе электродвигателя в номиналь­ном режиме на естественной характеристике

а на холостом ходу

Разделив второе выражение на первое, получим

В выражении (34) все величины, кроме R я могут быть взяты из паспорта электродвигателя. Величина R я может быть взята из формуляра на электродвигатель, определена измерением или приближенно из следующего выражения:

где Р н — номинальная мощность электродвигателя, квт;

? н — к.п.д. электродвигателя при номинальной нагрузке.

Выражение (35) составлено исходя из предположения, что при номинальной нагрузке электродвигателя потери мощности в сопротивлении якоря равны примерно половине общих потерь в электродвигателе. Если величина R определяется измере­нием, то нужно иметь в виду, что сопротивление якоря включает в себя сопротивления обмотки якоря, обмотки дополни­тельных полюсов, щеток и сопротивления компенсационной обмотки (если она имеется), соединенных последовательно.

Выше указывалось, что вращающий момент электродвига­теля автоматически следует за моментом сопротивления меха­низма. Физическая сущность этого процесса состоит в следу­ющем. Если электродвигатель работает с установившейся ско­ростью, то развиваемый им вращающий момент М 1 равен моменту сопротивления на его валу М с . Если же момент сопро­тивления возрастет до M с2 > M 1 , то скорость электродвигателя начнет уменьшаться. При этом уменьшается и против э. д. с., а ток в обмотке якоря, согласно выражению (22), будет воз­растать, что вызовет возрастание вращающего момента. Умень­шение числа оборотов будет происходить до тех пор, пока вра­щающий момент не станет равным моменту сопротивле­ния М с2 .

При уменьшении момента сопротивления происходит обрат­ный процесс. Если момент сопротивления станет меньше вра­щающего момента, развиваемого электродвигателем, то ско­рость вращения последнего начнет возрастать. Это вызовет возрастание противо э. д. с., а значит, уменьшение тока и вра­щающего момента. Процесс прекратится, когда вращающий момент станет равным моменту сопротивления на валу электро­двигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector