4.4 Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения

В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения, ДПТ разделяются на двигатели параллельного возбуждения ( ДПТ ПрВ), двигатели последовательного возбуждения (ДПТ ПсВ) и двигатели смешанного возбуждения. К двигателям параллельного возбуждения можно отнести двигатели независимого возбуждения (ДПТ НВ), в которых обмотка возбуждения подключается к отдельному источнику, либо выполнена с помощью постоянного магнита. В двигателях малой мощности возбуждение постоянными магнитами применяется преимущественно. Схема ДПТ ПрВ показана на рис. 4.6.

Рисунок 4.6 Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения

При подаче напряжения U на двигатель под действием электромагнитного момента якорь двигателя начинает вращаться.. Он вращается в магнитном поле. В обмотке якоря индуцируется ЭДС Е_Я, которая направлена против тока якоря I_Я , называется противо-ЭДС и уравновешивает часть напряжения. Вторая часть создает падение напряжения на сопротивлении якоря r_Я и на внешнем сопротивлении r_Д.

U = Е_Я + I_Я r , 4.4

где r= r_Я + r_Д .

ПротивоЭДС Е_Я пропорциональна числу оборотов якоря n и магнитному потоку возбуждения Ф, т.е.

Е_Я = С_ЕФn, 4.5

где С_Е—коэффициент пропорциональности.

Двигатель развивает момент М. который пропорционален току якоря и магнитному потоку возбуждения, т.е.

М= С_М I_ЯФ, 4.6

где С_М—коэффициент пропорциональности.

Используя 4.5 и 4.4, можно получить выражение для числа оборотов двигателя:

n = = = =n₀ – n. 4.7

n₀ = скорость идеального холостого хода (при I_Я =0),

n= -изменение скорости в зависимости от тока якоря.

Выражение 4.7 представляет собой электромеханическую характеристику ДПТ ПрВ—зависимость числа оборотов двигателя от тока якоря.

Часто используют механическую характеристику ДПТ ПрВ—зависимость числа оборотов от момента М на валу двигателя. Она получается подстановкой в 4.7 тока , выраженного из соотношения 4.6: I_Я= . 4.8

n= . 4.9

Часто используют в качестве механической характеристики зависимость , где =2 n—круговая частота. Число оборотов n в этой формуле должно быть выражено числом оборотов в секунду.

Р

n₀

исунок 4.7 Механические характеристики ДПТ ПрВ.

При постоянном потоке возбуждения Ф и постоянном напряжении обе характеристики представляют собой семейство отрезков прямых, исходящих из одной точки n₀ с наклоном, зависящим от добавочного сопротивления r_д в цепи якоря (рис. 4.7).

Одной из характеристик двигателя является жесткость его механической характеристики, определяемая величиной наклона ее к оси М. Жесткость характеризует сохранение частоты вращения при изменении нагрузки. Использование характеристик и способы регулирования скорости ДПТ ПрВ изучаются в курсе электропривода

В результате умножения обеих частей равенства 4.4 на I_Я получается следующее равенство:

U I_Я= r+Е_ЯI_Я 4.10

В выражении 4.10 слева –мощность, получаемая двигателем от сети. Первое слагаемое в правой части—падение напряжения на омических нагрузках внешней цепи и якоря. Эта энергия уходит на нагрев.

Второе слагаемое представляет собой электромагнитную мощность двигателя. Это легко показать, подставив выражения для Е_Я и I_Я из 4.5 и 4.8.

Е_ЯI_Я= С_ЕФn = . Более детальное рассмотрение коэффициентов С_Е и С_М показывает, что С_Е=2 С_М. Исходя из этого,

Е I_Я=2 n М= , 4.11

где Р = --электромагнитная мощность двигателя.

Выражение 4.10 свидетельствует о том, что мощность, получаемая двигателем из сети, расходуется на нагрев двигателя и на механическую работу.

Часто эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабочими характеристиками—зависимостью частоты вращения n, тока I, полезного момента М₂,от мощности на валу двигателя Р₂ при Ф=Const и U= Const.