Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика для поступающих в вузы" -> 97

Физика для поступающих в вузы - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика для поступающих в вузы — Наука, 1982. — 610 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikadlyapostupaushih1982.pdf
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 217 >> Следующая


Рассмотрим подробнее электромотор постоянного тока а независимым возбуждением и сопротивлением обмотки яко* ря R, который включен в сеть с напряжением U. Пренб» брегая трением в подшипниках, исследуем условия работы электромотора: найдем зависимость тока в цепи, полной потребляемой мотором мощности и механической мощности.,
§ 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 271

развиваемой мотором, угловой скорости вращения якоря и коэффициента полезного действия от механической нагрузки, т. е. от момента внешних сил, действующих на якорь.

Предположим, что к якорю электромотора со стороны механической нагрузки приложен постоянный вращающий момент М. Будем рассматривать работу электромотора в стационарном режиме, когда угловая скорость вращения якоря со не меняется со временем. Пусть в цепи якоря идет ток I. Воспользуемся законом сохранения энергии: потребляемую мотором от сети мощность P=IU приравняем сумме механической мощности Рм, развиваемой мотором, и джоулева тепла, выделяющегося в якоре в единицу времени:

1U = PM + 1*R. (11.6)

Поскольку при вращении якоря в постоянном магнитном поле в его обмотке возникает э. д. с. индукции, ток / определяется законом Ома для неоднородного участка цепи:

/ = ^, (П.7)

где ? — абсолютная величина э. д. с. индукции.

Сравнивая эти формулы, легко увидеть, что

Ры = 1?. (П.8)

Это соотношение, разумеется, почти очевидно и из интуитивных соображений.

Поскольку при независимом возбуждении магнитное

поле статора постоянно, то скорость изменения магнитного потока и, следовательно, э. д. с. индукции пропорциональна угловой скорости вращения якоря со. Поэтому равенство

(11.8) можно переписать в виде

Р„ = /йсо, (11.9)

где k — коэффициент пропорциональности, зависящий от индукции магнитного поля статора и от конструкции электромотора, т. е. от размеров и формы обмотки якоря. С другой стороны, развиваемая мотором механическая мощность при равномерном вращении якоря равна произведению механического момента М на угловую скорость:

Рм = Ма, (11.10)
272

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Из сравнения выражений (11.9) и (11.10) видим, что при установившемся вращении якоря ток в его обмотке пропорционален приложенному механическому моменту:

I = Mlk. (П.11)

Однако из соотношения (11.7) следует, что ток не может превышать значения

/,пах = Х’ (ПЛ2>

которое достигается при <?=0, т. е. при неподвижном якоре. Это означает, что максимальный механический момент, который может развить мотор, равен

'Итах = -^-. (11.13)

Если момент внешних сил, действующих на якорь, будет превышать эту величину, то якорь будет вращаться в противоположную сторону и мотор будет работать как генератор.

Итак, из равенства (11.11) следует, что зависимость тока в якоре от приложенного механического момента линейная (рис. 11.2, а), причем максимальные значения /тах и Мтах даются формулами (11.12) и (11.13).

Полная мощность, потребляемая электромотором ст сети, Р=IU=UM/k, а ее максимальное значение

Зависимость потребляемой мощности от М представлена на рис. 11.2, б прямой 1.

С помощью формул (11.6) и (11.11) выражение для механической мощности, развиваемой мотором, можно представить в виде

(11.14)

Это уравнение параболы, ветви которой направлены вниз (кривая 2 на рис. 11.2, б). Механическая мощность мотора обращается в нуль при М—0, т. е. при работе мотора на холостом ходу, и при М—Мта>,, когда якорь не вращается. Совсем нетрудно убедиться, что максимальное значение механической мощности мотора достигается при М =Afmax/2
5 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА 273

и равно

р =— Р

1 м max ^ 1 шах

I Ц2 4 R

Коэффициент полезного действия мотора, определяемый как отношение механической мощности к полной мощности, потребляемой от сети, равен

Ь

Р

Зависимость к. п. д. от М представлена прямой на рис. 11.2, в. Для определения зависимости угловой скорости якоря от механической нагрузки вернемся к формуле (11.10). Подставляя в нее Рк из

(11.14), получаем ш= = U/k— (R/k2) М. График зависимости ш от М — также прямая (рис. 11.2,г). При отсутствии внешней нагрузки, т. е. на холостом ходу, угловая скорость максимальна:

«0=4. (11-15)

Рис. 11.2. Зависимость тока в обмотке якоря (а), полной и полезной мощности (б), к. п. д. (в) и угловой скорости якоря (г) от момента внешних сил.

С помощью формулы

(11.15) коэффициент пропорциональности k между э. д. с. индукции и угловой скоростью 0), входящий в выражение для искомых величин, можно выразить через угловую скорость холостого хода ш0, которую легко измерить на опыте.
Предыдущая << 1 .. 91 92 93 94 95 96 < 97 > 98 99 100 101 102 103 .. 217 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed