16.1. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при различных напряжениях.

16.2. Принципиальная схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения по системе г-д.

Якорь двигателя М присоединяется к якорю генератора G непосредственно. Электродвижущая сила генератора определяется по формуле

где k_г — коэффициент, зависящий от конструктивных дан­ных генератора и определяемый по формуле

где p_г — число пар полюсов; N_г — число активных про­водников обмотки якоря; а_г — число параллельных ветвей обмотки якоря. Следовательно, при постоянной угловой скорости генератора _г ЭДС его будет определяться магнитным потоком, который легко регулируется током возбуждения.

Пользуясь схемой замещения для рассматриваемого случая (рис. 16.3,а), можно составить уравнение равновесия ЭДС

(16.3.)

или

(16.4.)

где Е и I — ЭДС двигателя и ток якорной цепи машин; R_г, R_д — соответственно сопротивление якоря генераторе и двигателя.

Отсюда угловая скорость двигателя

(16.5.)

(16.6.)

При неизменном потоке двигателя

где (16.7)

Механические характеристики двигателя при неизменном потоке двигателя и изменении потока генератора (без учета реакции якоря) представляют собой семейство линейных характеристик, наклон которых остается постоянным и определяется общим сопротивлением якорной цепи.

Рис. 16.3. Схема замещения (а) и характеристики (б) при двухзонном регулировании угловой скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения, вклю­ченного по системе Г — Д

Скорость идеального холостого хода определяется по формуле

и может приобретать любое значение от до ; Отрицательное значение ЭДС генератора легко может быть получено при реверсировании тока возбуждения изменением полярности напряжения на обмотках возбуждения генератора.

Механические характеристики двигателя располагаются в четырех квадрантах; основным достоинством этой системы является плавность регулирования, которая осуществляется воздействием на цепь возбуждения.

Система Г—Д может обеспечить двухзонное регулирование угловой скорости — до основной скорости изменением ЭДС генератора при постоянном потоке двигателя, а выше основной регулированием тока возбуждения двигателя при постоянной, равной номинальному значению ЭДС генератора. Характеристики, соответствующие первой зоне регулирования, показаны на рис. 16.3. б сплошными линиями, а второй зоне — штриховыми.

Верхний предел угловой скорости при регулировании с постоянным потоком двигателя ограничивается номинальным значением ЭДС генератора и тем перепадом ско­рости, который обусловлен нагрузкой и сопротивлением якорной цепи. Нижний предел регулирования определя­ется заданным относительным перепадом угловой скорости при заданном изменении нагрузки; этот относительный перепад, называемый статизмом, определяется при мини­мальной угловом скорости для случая изменения момента нагрузки от нуля до М_ном как

(16.8.)

Или

(16.9.)

Отсюда допустимый диапазон регулирования

(16.10.)

где – относительный перепад угловой скорости при

Если, например, для машин средней мощности отно­сительный перепад принять равным , то при допустимом статизме δ = 0,2 допустимый диапазон регулирования составит всего D = 2:1, если же задаться еще меньшим статизмом , то осуществлять регулирование нельзя, так как .