Моментная характеристика

Моментная характеристика двигателя М (IЯ) представляет собой зависимость вращающего момента двигателя от тока нагрузки, потребляемого якорем от сети: М = cM Ф IЯ .

При условии, что магнитный поток двигателя не зависит от нагрузки Ф = const, моментная характеристика двигателя М (IЯ) является прямолинейной и проходит через начало координат.

Механическая характеристика

Механическая характеристика двигателя n (М) представляет собой зависимость частоты вращения якоря от тормозного момента нагрузки на валу двигателя.

Из формул вращающего момента двигателя М = cM Ф IЯ и частоты вращения якоря

n = ( U – RЯ IЯ ) / сЕ ФВ

можно получить уравнение механической характеристики:

n = (U / сЕ ФВ ) – RЯ М / сЕ cM ФВ 2 = nо - Δ n ,

- здесь nо = U / сЕ ФВ - частота вращения идеального холостого хода при работе двигателя без потерь М = 0, IЯ = 0,

Δ n = RЯ М / сЕ cM ФВ 2 = RЯ IЯ / сЕ ФВ - изменение частоты вращения, обусловленное возрастанием тока нагрузки при увеличении тормозного момента нагрузки,

RЯ IЯ = Δ UЯ - падение напряжения в обмотке якоря.

С целью тепловых потерь в якоре и повышения экономичности двигателя обмотку якоря выполняют с очень малым сопротивлением, поэтому падение напряжения в обмотке якоря в номинальном режиме обычно невелико и составляет 5 - 10 % от напряжения питающей сети. При условии, что магнитный поток двигателя не зависит от нагрузки Ф = const, механическая характеристика двигателя n (М) также является линейной и имеет слабо падающий вид при возрастании тормозного момента нагрузки на валу двигателя. Уменьшение частоты вращения двигателя при увеличении нагрузки от холостого хода до номинальной невелико и составляет около Δ n = 5 - 10 % от частоты вращения идеального холостого хода nо, что объясняется малым падением напряжения в обмотке якоря двигателя.

Энергетическая (экономическая) характеристика

К энергетической характеристике двигателя постоянного тока относится зависимость КПД от коэффициента загрузки η (β ) или от механической мощности нагрузки на валу двигателя η (P2) .

На этой зависимости можно выделить три характерных участка:

1. Оптимальный режим работы ДПТ близкий к номинальному (коэффициент загрузки β = 0,7 - 1,0), в котором двигатель имеет высокий КПД порядка 0,8 - 0,9 и выше.

2. Режим сильной недогрузки β < 0,3 - 0,4 , в котором КПД значительно снижается по сравнению с номинальным режимом.

3. Режим перегрузки β > 1,0 , в котором КПД снижается незначительно по сравнению с номинальным режимом, но длительная работа с перегрузкой приводит к перегреву и резкому сокращению срока службы двигателя.

Пуск двигателей постоянного тока

В момент пуска двигателя постоянного тока, когда якорь неподвижен, а обмотка якоря включена в сеть, двигатель находится в самом тяжелом режиме и в его обмотках протекает большой пусковой ток во много раз превышающий номинальное значение.

Поскольку большой пусковой ток протекает по обмоткам электродвигателя кратковременно только в процессе пуска - всего несколько секунд, то он не вызывает сильного нагрева двигателя, если пуски двигателя не являются слишком частыми. Поэтому рекомендуется избегать частых пусков электрического двигателя, а сам процесс пуска и разгона двигателя до номинального режима не должен быть длительным.

Кроме того, при пуске электродвигателей большой мощности в питающей сети могут возникать недопустимые падения напряжения, что приводит к неустойчивой работе пусковой аппаратуры, подгоранию контактов и затруднению пуска самого двигателя, а также к нарушению работы уже включённых в сеть двигателей, осветительных устройств и другого электрооборудования.

В этих случаях возникает необходимость ограничивать пусковой ток электродвигателей при включении их в питающую сеть.