47.Механическая характеристика дпт при различных способах возбуждения.

В зависимости от способа подключения обмотки возбуждения ДПТ делятся на двигатели независимого (рис. 14.6, а), параллельного, последовательного и смешанного возбуждения (рис. 4.11). В двигателях независимого возбуждения обмотка возбуждения питается от отдельного источника. Основными уравнениями машины постоянного тока являются: уравнение противоЭДС (14.5); уравнение электромагнитного момента (14.6); уравнение цепи якоря (14.7); уравнение динамики (14.8). Важную роль в анализе двигателей играет механическая характеристика – зависимость частоты вращения n от момента M на валу при U, I_в = const.

Рис. 14.11. Принципиальные схемы ДПТ с различными типами возбуждения:

а) параллельного; б) последовательного; в) смешанного

Двигатели с независимым и параллельным возбуждением имеют общее свойство: ток возбуждения не завис от тока якоря. Пренебрегая реакцией якоря м считать, что и поток Ф у них не зависит от нагрузки (момента М ). Поэтому св-ва и хар-ки этих ДПТ идентичны, и далее будем упоминать только двигатели с параллельным возбуждением. Исключая в (14.5) – (14.8) E, I_я, пол механическую характеристику ДПТ с параллельным возбуждением: .(14.12)

(14.12) получено из статических уравнений и задает связь между n и M в установившемся режиме (при M = M_с). Механическую хар-ку - естественной, если она получена для двигателей без реостатов в цепях якоря и возбуждения при U = U_ном, Ф = Ф_ном. Естественная характеристика (14.12) является прямой линией (рис. 14.12, а). В режиме холостого хода M = M_с = 0, поэтому 1ое слагаемое в (14.12) определяет частоту идеального холостого хода .(14.13)

В момент пуска двигателя n = 0 и для пускового момента получим .(4.14)От коэффициента K_н = ‑R_я/(C_eC_мФ²) в (14.12) зависит угол наклона прямой. У двигателей средней и большой мощности сопротивление якорной обмотки R_я мало (десятые и сотые доли Ом ), пусковой момент велик, а коэффициент К_н мал. Естественная хар-ка имеет малый наклон, поэтому с изменением нагрузки частота n изменяется незначительно. Хар-ки такого типа - «жесткими».

Рис. 14.12. Механические характеристики ДПТ: а) с независимым возбуждением; б) с последовательным возбуждением; в) сравнительные для ДПТ разных типов

На рис. 14.12, а приведена механическая характеристика n = f(M_с) механизма на валу ДПТ. В установившемся режиме M = M_с, рабочая точка А лежит на пересечении характеристик. Из эксплуатационных и энергетических соображений точку номинального режима организуют близко к точке холостого хода: n₀–n_ном = (3–7)% от n₀.

Двигатели с последовательным возбуждением. Для получения механической характеристики полагаем, что в цепи на рис. 14.11, б все реостаты отсутствуют и I_я = I_в. При слабо насыщенной магнитной цепи можно допустить, что Ф ≈ KI_в = KI_я, где K = const. Подставив это Ф в (14.6), получим ; . Выразив n и подставив найденное I_я, получим . (14.15)

Механическая характеристика (14.15) двигателя с последовательным возбуждением нелинейна (рис. 14.12, б), является «мягкой» и свидетельствует об очень большом пусковом моменте. Из характеристики видно, что запрещается работа (пуск) двигателя без нагрузки (M_с = 0) или с очень малой нагрузкой (M_с << M_ном), так как в результате недопустимо большого нарастания частоты вращения (двигатель идет «в разнос») наступает аварийное разрушение двигателя.

Двигатель со смешанным возбуждением. Наличие параллельной и последовательной обмоток возбуждения у двигателя приводит к тому, что механическая характеристика (кривая 3 на рис. 14.12, в) располагается между характеристиками ДПТ с параллельным возбуждением (кривая 1) и ДПТ с последовательным возбуждением (кривая 2). Двигатель с такой характеристикой обладает значительным пусковым моментом и не допускает «разноса». Изменяя соотношение между МДС обмоток, можно приблизить характеристику к кривой 1 или 2.