Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Механические характеристики. Важнейшей характеристикой двигателей постоянного тока является механическая характеристика п(Мвр) — зависимость частоты вращения якоря от механической нагрузки, т.е. момента на его валу. Уравнение механической характеристики двигателя можно получить из уравнения электрического состояния цепи якоря (9.3), если в него подставить выражение ЭДС Ея из (9.5)
П-—с-ф (9-10>
и учесть выражение тока /я из (9.6а)
Различают естественные и искусственные механические характеристики.
Естественными (искусственными) называют характеристики двигателей, цепи якоря и возбуждения которых не содержат (содержат) дополнительные резисторы или реостаты.
В результате саморегулирования установившаяся частота вращения определяется точкой пересечения механических характеристик двигателя и рабочего механизма на его валу.
Свойства двигателей определяются также регулировочной п(1в), скоростной п(1я), рабочими п, I, Мвр, ri(MTOpQBp) и другими характеристиками.
Пуск двигателей. Пуск сопровождается переходным процессом продолжительностью /пуск от долей секунды до нескольких десятков секунд. В первый момент после подключения двигателя к источнику питания с напряжением U в цепи неподвижного якоря отсутствует противоЭДС (9.3) и вследствие относительно малой индуктивности цепи якоря ток /я быстро увеличивается, стремясь к значению U/Rn. При номинальном напряжении питания максимальное значение тока в цепи якоря /ятах может превышать его номинальное значение в 8 —15 раз и более, создавая одновременно большой вращающий момент ударного действия (рис. 9.32).
243
пуск
По мере разгона якоря увеличи/ вается индуцируемая в его обмоткЬ противоЭДС, уменьшая ток в цепи якоря и вращающий момент.
Большой пусковой ток вызывает искрение на коллекторе, а чрезмерно большой пусковой момент ударного действия отрицательно сказывается на работе подвижных деталей механической передачи и рабочей машины.
Для ограничения тока при пуске двигателя в цепь его якоря включают пусковой реостат, сопротивление которого по мере разгона якоря уменьшается до нулевого значения. Обычно сопротивление добавочного реостата выбирается таким образом, чтобы максимальное значение тока якоря при пуске превышало его номинальное значение не более чем в 1,5—2,5 раза.
Для облегчения условий пуска двигателей большой мощности кроме использования пускового реостата в цепи якоря одновременно снижают напряжение питания и максимально увеличивают магнитный поток главных полюсов.
Рис. 9.32
9.13. Двигатель с параллельным возбуждением
Принципиальная электрическая схема двигателя с параллельным возбуждением приведена на рис. 9.33. Реостаты в цепях якоря Rn и возбуждения Rp используются при пуске двигателя и регулирования режимов его работы.
С учетом сопротивления реостата R11 в цепи якоря уравнения (9.10) и (9.11) примут вид
п =
U-(R11+Rn)I11
U
сЕФ Rv + Rw,
сЕФ сЕсмФ2
M1
вр-
(9.12)
(9.13)
Рис. 9.33
Уравнение (9.13) определяет искусственную механическую характеристику двигателя, а при Rn = O- естественную механическую характеристику (рис. 9.34).
Естественная механическая характеристика двигателя является «жесткой», так как изменение нагрузки на его валу в пре-
244
и
U = const; JB = const Естественная механичеггяа Xi
'вр-ном
'вр.пуск
мг
•вр
Рис. 9.34
делах 0 < Мдр < Мвриом изменяет частоту вращения не более чем на 3—8 % (тем меньше, чем больше номинальная мощность двигателя).
При значении тока якоря, равном нулю, т.е. при отсутствии на его валу тормозного момента, уравнение (9.12) определяет частоту вращения их холостого хода двигателей. Трение во вращающихся частях двигателей всегда создает небольшой тормозной момент потерь. Его необходимо преодолеть вращающим моментом от вспомогательного двигателя для реализации условия идеального холостого хода.
Из (9.13) следует, что при постоянном напряжении питания U регулирование частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением возможно изменением сопротивления реостата Rn в цепи якоря (реостатное регулирование) и магнитного потока главных полюсов (полюсное регулирование), т.е. тока и МДС обмотки возбуждения изменением сопротивления реостата Rp в цепи возбуждения.
Реостатное регулирование частоты вращения при постоянном тормозном моменте на валу двигателя иллюстрируют механические характеристики, приведенные на рис. 9.34. Такое регулирование частоты вращения неэкономично из-за большой мощности потерь RnI2 и применяется только в двигателях малой мощности.
Полюсное регулирование частоты вращения более экономично. Значение тока возбуждения не превышает 2—3 % значения тока якоря. Поэтому дополнительная мощность потерь в цепи возбуждения RpI2 мала.
Рассмотрим особенности полюсного регулирования в двух случаях: при постоянном тормозном моменте Л/тор = Мвр = const и постоянной мощности Pn = МврО,вр = const на валу двигателя.
В первом случае уменьшение (увеличение) магнитного потока главных полюсов сопровождается увеличением (уменьшением) частоты вращения (9.13) (рис. 9.35), мощности на валу двигателя Pn = МврЬвр и тока якоря 1Я (9.6а).
