8. Регулирование скорости вращения

Выражение n = раскрывает возможности регулирования

частоты вращения ротора двигателей постоянного тока.

Для этого можно: 1) изменять напряжение на входных зажимах двигателя; 2) магнитный поток полюсов. Регулирование магнитного потока в двигателях параллельного и смешанного возбуждения достигается путем изменения тока возбуждения, для чего в цепь параллельной обмотки возбуждения включают последовательно регулировочный реостат R_{р в}.

В двигателях последовательного возбуждения применяют секционирование обмотки возбуждения или включение параллельно ей регулировочного реостата R_{р, в}.

9. Электрогенераторы постоянного тока, их характеристики

Свойства и рабочие характеристики генераторов постоянного тока различны в зависимости от схемы возбуждения, т.е. от способа создания рабочего магнитного потока.

Различают генераторы независимого возбуждения (когда основной магнитный поток создается либо постоянным магнитом, либо электромагнитом (обмоткой возбуждения), питаемым от источника постоянного тока) и генераторы с самовозбуждением (здесь питание обмотки главных полюсов осуществляется напряжением самого генератора).

1. Генератор независимого возбуждения.

Характеристика холостого хода (кривая 1, рис. 10.7, б).

U_х = f (_в) при = 0, n = cоnst, где

U_х – напряжение холостого хода,

_в – ток возбуждения

 – ток нагрузки

n – частота вращения якоря

Возбуждение называют независимым, если обмотка возбуждения присоединена к постороннему источнику, а с обмоткой якоря данного генератора не связана (рис. 10.7, а).

Рис. 10.7

1 – холостой ход

2 – нагрузка диаграммы

а) б)

R_р.в. – регулировочный реостат, служит для изменения тока возбуждения;

R_н – нагрузочный реостат. При холостом ходе U_х = E.

Нагрузочная характеристика

U = f (I_в) при  0, n = cоnst , где U - напряжение на внешних зажимах генератора при нагрузке, (кривая 2, рис. 10.7,б).

Внешняя характеристика (кривая 1) рис. 10.8

U = f (I) при R_в = const, n = const, где

R_в – сопротивление цепи возбуждения.

Показывает, что с увеличением тока нагрузки I напряжение U на зажимах генератора уменьша-ется.

Рис. 10.8

2. Генератор с самовозбуждением:

Генератор параллельного возбуждения (рис. 10.9, а)

(когда обмотки возбуждения присоединены параллельно с обмоткой якоря)

1 – характеристика холостого хода

2 – зависимость падения напряже-ния в цепи от тока возбуждения U_x = I_в R_в

а б

Рис. 10.9

С увеличением R_в угол наклона прямой 2 к оси абсцисс  увеличивается. При некоторой величине сопротивления цепи возбуждения прямая U_х = _в R_в становится касательной к характеристике холостого хода (прямая 3). В этом случае самовозбуждения генератора невозможно и соответствующую величину сопротивления называют критической (R_в кр). Рис. 10.9, б.

Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения (кривая 2, рис.10. 9, б) менее жесткая, чем при независимом возбуждении (кривая 1, рис. 10. 9, б), т.к. при увеличении тока нагрузки происходят дополнительное уменьшение напряжения в связи с уменьшением тока возбуждения.

С уменьшением R_н ток нагрузки  увеличивается до некоторой величины _mах, а затем уменьшается и _к.з _mах . Внезапное короткое замыкание опасно и для генератора параллельного возбуждения, т.к. магнитная цепь не успевает размагнититься и ток в якоре достигает опасного для машины значения.

Генератор последовательного возбуждения.

При последовательном соединении обмотки возбуждения с обмоткой якоря (рис. 10.10, а) ток возбуждения равен току нагрузки (_в = ). Напряжение холостого хода при малой нагрузке невелико. С увеличением нагрузки увеличивается и ток возбуждения, медленно и увеличивается ЭДС и напряжение на внешних зажимах генератора (см. внешнюю характеристику).

При  = _кр рост напряжения прекращается, а при дальнейшем увеличении нагрузки напряжение уменьшается. (рис. 10.10, б). Такие генераторы в практике применяют очень редко.

а) б)

Рис. 10.10

Генератор смешанного возбуждения (рис. 10.11, а).

(

Параллельная обмотка создает основную часть рабочего магнитного потока, последова-тельная подмагничивает машину, если включена согласно с параллельной. В данном случае действие последовательной обмотки компенси-рует размагничивающее действие реакции якоря и падение напряжения в цепи якоря, поэтому напряжение на зажимах генератора с изменением нагрузки изменяется мало (внешняя характеристика 1, рис. 10.11, б).

При встречном включении ОВ их намагни-чивающие силы направлены противоположно, поэтому напряжение на зажимах генератора резко понижается с ростом тока нагрузки (внешняя характеристика 2, рис. 10.11, б).

одна обмотка возбуждения ОB₁ соединена параллельно с обмоткой якоря, а другая ОВ₂ – последовательно).

а) б)

Рис. 10.11

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ 

ЭДС обмотки якоря: Е = CЕ ּ Ф ּ n, где се = , тогда Е = ּ Ф ּ n. ЭДС генератора постоянного тока: ЕГ = U – IЯ RЯ. Электромагнитный момент: МЭМ = СМּФ ּIЯ, где СМ = , тогда МЭМ = ФּIЯ. Мощность потерь в цепи якоря: Ря = 2я Rя. Электромагнитная мощность: Рэм = Рмх = E я. Электрическая мощность на входе двигателя: P = U ּ I. Мощность цепи возбуждения: Рв = в2 Rв = Uּ в. Мощность цепи якоря: Ря = Р1 – Рв. КПД двигателя постоянного тока: = .

Обозначения

Единицы измерения

се – электрическая постоянная Ф – магнитный поток n – частота (скорость) вращения якоря р – число пар полюсов N – число проводников всей обмотки якоря а – число пар параллельных ветвей U – напряжение в сети Iя – ток в обмотке якоря Rя – сопротивление обмотки якоря См – постоянная машины рмх – механическая мощность Iв – ток возбуждения Rв – сопротивление обмотки возбуждения p1 – электрическая мощность на зажимах р2 – полезная механическая мощность

1 Вб об/мин 1 В 1 А 1 Ом 1 Вт 1А 1 Ом 1 Вт 1 Вт