Графическое изображение механической характеристики

Из выражения (4) следует, что графически механическая характеристика ДПТ с НВ может быть представлена прямой линией с двумя харктерными точками –скоростью холостого хода W₀ и моментом короткого замыкания Мкз, который также называется пусковым. Величина Мкз определяется как

(8)

С введением добавочного сопротивления Рд в цепь якоря жесткость механических .характеристик также падает, что с успехом служит при регулировании скорости вращения.

И для механических характеристик справедливы понятия естественной и искусственных механических характеристик. Скорости вращения, лежащие на естественной характеристике называются основными.

Уравнения механической характеристики можно переписать в виде

(9)

где - перепад скорости,

a .

С учетом пропорциональной связи между I и М следует, что график механической и электромеханической характеритик один и тот—же при соответствующем масштабировании по оси абцисс величин I и М, поэтому часто обозначение по оси абцисс приводится как М(1).

Способы регулирования скорости вращения

Из уравнения механической характеристики (4) следует, что принципиально W может регулироваться изменением U, R и Ф.

Надо знать, что естественное снижение W с увеличением нагрузки не входит понятие регулирования W.

Диапазон регулирования скорости вращения

Одним из основных показателей, характеризующих способы регулирования скорости является диапазон регулирования D который в электроприводе определяется как отношение максимальной скорости вращения Wmax к минимальной Wmin

D=Wmax : Wmin.

Как правило диапазон регулирования представляют в числах в виде соотношения, например 100:1 и т.д. Естественно диапазон регулирования увязывается с требуемой стабильностью скорости при заданном отклонении момента.

Регулирование скорости вращения изменением питающего напряжения

Как следует из выражения (4) при изменении питающего напряжения можно получить семейство параллельных механических характеристик (рис.2).

Практически имеется возможность только уменьшать напряжение питания якоря относительно его номинального значения Uн, т.е. при. регулировании скорости W,изменением U должно выполнятся неравенство

,

при этом скорость вращения можно регулировать только вниз от основной (соответствующей естественной характеристике). Это обусловленно тем, что уже на стадии своего проектирования ДПТ рассчитывается на конкретное номинальное напряжение и превышение напряжения может привести к пробою изоляции. Напряжение на якоре может регулироваться различными электромашинными и статическими устройствами.

Реостатное регулирование угловой скорости вращения

Это один из простейших способов регулирования угловой скорости вращения и его схемотехника представлена на рис.1.

Из уравнения механической характеристики (9) следует, что, например, при постоянном моменте сопротивления Мс на валу можно получить различные установившиеся угловые скорости ниже основной.

Жесткость механических характеристик уменьшается с увеличением величины добавочного сопротивления Rд.

Диапазон регулирования скорости практически не превышает 2:1. Способ характеризуется большими тепловыми потерями на добавочном сопротивлении Rд.

Регулирование угловой скорости вращения изменением потока возбуждения

При введении добавочного сопротивления Rв в цепь обмотки возбуждения можно изменять величину магнитного потока двигателя Ф в сторону уменьшения от его номинального значения Фн, которое достигается при Rв=0.

Как не трудно видеть из уравнения электромеханической характеристики (2) для различных значений потока Ф можно получить семейство электромеханических характеристик, представленное на рис.3.

Угловая скорость вращения идеального холостого хода Wo определяется выражением (5).

На рис.З нижняя характеристика соответствует номинальному потоку возбуждения Фн. Если при этом добавочное сопротивление в якорной цепи Rд равно 0 и якорь запитывается номинальным напряжением Uн, то эта характеристика будет естественной. При уменьшении величины потока возбуждения угловые скорости вращения холостого хода возрастают в соответствии с выражением (5). Ток короткого замыкания при этом остается неизменным.

Пусковой момент определяется выражением (5), поэтому с уменьшением величины потока возбуждения Ф уменьшается и соответствующий пусковой момент Мкз. На рис.4 представленны механические характеристики для различных значений потоков. Практически этот способ используется только для регулирования угловой скорости вращения вверх от основной.

Экономически целесообразно регулировать угловую скорость вращения при токе якоря равном номинальному, но при этом номинальные значения моментов будут различными для различных значений величины потока Ф.

Рис.2. Механические характеристики ДПТ с НВ при различных напряжениях на якоре: Uр>U₁>Uz>U₃

Рис.3. Электромеханические характеристики при различных потоках возбуждения: Фн>Ф₁>Ф₂

Точки, соответствующие номинальным моментам двигателя будут лежать на гиперболической кривой, обозначенной пунктирной линией на рис. 4.

Из этого следует, что целесообразная при таком способе регулирования нагрузка должна характеризоваться нелинейно спадающей механической характеристикой.

Диапазон регулирования для двигателей специального исполнения может достигать 10:1, но обычно составляет 2:1.