22. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения. Схема, пуск, способы регулирования скорости.

Д вигатель параллельного возбуждения – двигатель постоянного тока, у которого цепь обмоток якоря(ОЯ) и возбуждения(ОВ) включена параллельно относительно сети. Нагрузкой является механизм или устройство, которое этим двигателем приводится в действие. Эта нагрузка создает тормозной момент M_c. I₂-ток ОЯ,I₁-ток ОВ, М_с-торм.момент, I_д-ток из сети, Е₂-ЭДС индуктированная в ОЯ, r₂ – сопр-е ОЯ,r₁-сопр-е ОВ,𝜌 – регулировочный реостат цепи возбуждения, Ф_δ – поток ОВ, R_пр – пускорегулировочный реостат.

Пуск. Уравнение напряжения якорной цепи при . К якорю подводится напряжение сети U_c. . Пример: U_2н=220 В; r₂=1 Ом; I’_2н=20 А. (R_пр=0). Прямой пуск аварийный режим, поэтому для ограничения пускового тока, на период пука последовательно вкл реостат R_пр. В момент пуска он полностью введен (max). Тогда: т.к. , то . Сопротивление пускового реостата соизмеримо с сопротивлением ОЯ. После того, как выставили максимальный R_пр n₂ 0: , , после того, как Я начнет вращаться, ток начнет уменьшаться относительно , потому что появилась ЭДС в ОЯ.

Регулировочный реостат 𝜌 в цепи возбуждения перед пуском двигателя ставится в min, чтобы обеспечить максимальный поток возбуждения.

Характеристики. Электромеханическая характеристика.

n₂=f(I₂) при U_c=const; r₁+𝜌=const. Воспользуемся уравнением напряжения для якорной цепи для вывода зависимости. U₂=E₂+I₂r₂+∆U_щ; E₂= k_En₂Ф_δ. ; ; т.к. n₂ определяется величиной М_с=> ток I₂ определяется нагрузкой на валу.

и з (*) следует, что с увеличением тока якоря, т.е. с увеличением нагрузки на валу, скорость вращения уменьшается, из-за падения напряжения на сопротивлении ОЯ. ∆n – уменьшение скорости вращения от перехода ХХ к нагрузке. ∆n=(5 10%)n_2н. Жесткая электромеханическая характеристика. . Первое слагаемое – n₀ – скорость вращения при идеальном ХХ, второе - ∆n. - ток потребляемый из сети при ХХ. – скорость ХХ двигателя(незначительно меньше n₀). При нагрузке двигателя, появляется МДС ОЯ и в частности если щетки расположены на линии геометрической нейтрали, то поперечная составляющая МДС ОЯ F_q обуставливает уменьшение магнитного потока через якорь, т.е. при работе двигателя под нагрузкой Ф_δ-∆Ф. ∆Ф – уменьшение магнитного потока из-за реакции якоря. . 2 – реальная э/м хар-ка.

Механическая характеристика. n₂=f(M_эм) U₂=const r₁+𝜌=const ; . ; . М_с=0

Вращающий момент двигателя. М_эм=M_c+M₀; M_c=M₂ – полезный момент на валу двигателя. М₂=М_эм-М₀; . Зависимость: М_эм, М₂ = f(I₂) при U₂=const I₁=const

М₀ (момент ХХ) от тока I₂ не зависит => М₀= const. М₀ зависит от скорости вращения и возрастает с увеличением n₂ M_эм0=М₀. Характеристики 1 нарисованы без учета размагничивающего действия МДС ОЯ. Если двигатель без компенсационной обмотки, то с увеличением нагрузки двигателя, т.е. I₂ поток уменьшается, обуславливая соответствующее уменьшение моментов (хар-ки 2).

Регулирование скорости. => видно, что скорость вращения ДПрВ можно регулировать следующими способами: 1) помощью сопротивления вкл. последовательно с ОЯ (реостатное регулирование, с пом-ю реост. R_пр) 2) Изменением напряжения на зажимах ОЯ 3) Изменением потока возбуждения (изм. тока возбуждения)

Реостатное регулирование: U₂=const; Ф_δ=const; R_пр=var.

С увеличением R_пр возрастает наклон характеристики, но все они выходят из одной точки. R_пр3 >R_пр2 >R_пр1 >R_пр. ; , т.е. наклон зависит от второго слагаемого. ; ; Уменьшаем . . ; M_c=const(нагрузка на валу постоянная) . , т.е. скорость вращения уменьшается. ; . Снижение скорости вращения приводит к снижению ЭДС . При этом ток начнет увеличиваться, обуславливая увеличение электромагнитного момента. И процесс снижения скорости вращения будет идти до тех пор, пока ток , увеличиваясь не достигнет значения, обеспечивающего величину . Таким образом можно регулировать скорость вращения вниз от номинальной. Ступенчатое регулирование сопровождается увеличением наклона.

Изменение напряжения: U₂=var; I₁=const; R_пр=0.

При работающем двигателе ;M_c=const; видно, что при уменьшении , ток якоря уменьшается до значения . - скорость вращения будет уменьшаться. Уменьшение n₂ =>уменьшение Е₂ => увеличение . n₂ будет уменьшаться до тех пор, пока возрастая не достигнет прежнего значения . При регулировании скорости вращения изменением напряжения, скорость изменяется плавно вниз, практически до 0. Жесткость механических и э/м характеристик сохраняется. Для реализации способа необходимо иметь источник регулируемого напряжения. Регулировать таким образом скорость вверх практически невозможно, из-за возможного увеличения напряжения между соседними коллекторными пластинами.

И зменение тока возбуждения: U₂=const; I₁=var; R_пр=0. . - меняются обратно-пропорционально магнитному потоку. – пограничная скорость,

Уменьшение тока возбуждения сопровождается увеличением наклона характеристики и увеличением , т.е. электромеханическая характеристика располагается выше и с большим наклоном, т.е. при уменьшении , при фиксированной нагрузке, скорость возрастает.

В установившемся режиме работы ; M_c=const. (*), т.е. скорость двигателя начнет увеличиваться если .(*)=> уменьшение сопровождается уменьшением потока и следовательно должен бы уменьшаться.

Пример: Дано: U₂=220 В; I_2н=20 А; r₂=1 Ом; Ф_δ=095 Ф_δн. . В установившемся режиме практически все напряжение подведенное к ОЯ уравновешивается ЭДС, индуктир. в этой обмотке. При уменьшении потока возб. На 5%, в таком же отношении уменьшится э/м момент. . . Составим соотношение: . Т.о. при уменьшении потока возбуждения в несколько раз, ток ОЯ возрастает в большее число раз => поэтому э/м момент развиваемый двигателем, при уменьшении тока возбуждения возрастает за счет увеличения тока ОЯ. По мере увеличения скорости вращения, ЭДС ОЯ возрастает, ток ОЯ снижается обуславливая снижение M_эм. Увеличение скорости будет происходить до тех пор, пока не обеспечит прежнее значение э/м момента . Таким способом можно регулировать скорость плавно вверх от номинальной, но возрастает наклон э/механической и механической характеристик. Как правило в регулировании скорости двигателя параллельного возб. Используется двухзонное регулирование: вверх от номинальной – изменением тока возб, вниз от номинальной – изменением напряжения U₂.