Подставим в (2.10) вместо тока якоря его значение из (2.11) и получим уравнение механической характеристики электродвигателя:

w = Uс / КФ – Rяц М / (КФ)² . (2.12)

Построенные в соответствии с (2.10) и (2.12) скоростная (а) и механическая (б) характеристики двигателя независимого возбуждения приведены на рис.2.5.

а) б)

Рис. 2.5. Скоростная и механическая характеристики двигателя

независимого возбуждения

Точка пересечения каждой характеристики с осью ординат при

М = 0;

Iя = 0

называется точкой идеального холостого хода, а соответствующая ей угловая скорость w ₀ – скоростью идеального холостого хода. Из (2.10) и (2.12) определяем

w₀ = Uс / КФ. (2.13)

Точки пересечения характеристик с осями абсцисс при w = 0 называются точками короткого замыкания, а ток и момент – током (Iякз) и

моментом (Мкз) короткого замыкания. Из уравнений скоростной и механической характеристик при w = 0 определяем

Iякз = Uс / Rяц; (2.14)

Мкз = Uс КФ / Rяц. (2.15)

Из (2.14) и (2.15) следует, что ток короткого замыкания не зависит от магнитного потока электродвигателя и определяется только напряжением питающей сети и активным сопротивлением якорной цепи, а момент короткого замыкания пропорционален магнитному потоку Ф, напряжению сети и обратно пропорционален Rяц.

Из (2.10) и (2.12) видно, что при изменении какого-либо из параметров системы изменяется вид характеристик, то есть для каждого электродвигателя можно построить семейство скоростных и механических характеристик при различных параметрах электрической цепи. Из этого семейства выделяются естественная скоростная и естественная механическая характеристики. Все остальные характеристики называются искусственными и будут показаны ниже.

Естественными являются характеристики, полученные при номинальном напряжении сети, номинальном магнитном потоке и добавочном сопротивлении в якорной цепи, равном нулю. Номинальные данные электрической машины – это совокупность параметров, определяющих номинальный режим ее работы, то есть режим, для которого машина предназначена заводом-изготовителем.

Жесткость механических характеристик рассматриваемого электродвигателя можно определить из следующих соображений: так как характеристики в данном случае являются линейными, то от бесконечно малых приращений момента и угловой скорости можно перейти к конечным, то есть жесткость равна

b = DМ / Dw .

При изменении момента от нуля до момента короткого замыкания

DМ = Мкз – 0;

Dw = 0 - w₀,

то есть b = - Мкз / w_{0 .} (2.16)

Подставляем в (2.16 ) вместо Мкз и w ₀ их значения из (2.13) и (2.15) и получаем

b = - (КФ)² / Rяц, (2.17)

то есть жесткость механических характеристик двигателя независимого возбуждения является отрицательной и определяется его магнитным потоком и активным сопротивлением якорной цепи.

Статическое падение скорости Dwс в данной точке характеристики при М = Мс называется ее крутизной, является величиной, обратной жесткости, и определяется следующим образом:

Dw с = w ₀ - w с = Мс Rяц / (КФ)² . (2.18)

Одним из важнейших показателей электрических машин является их перегрузочная способность l, равная отношению допустимого момента Мдоп к номинальному Мн:

l = Мдоп / Мн. (2.19)

У машин постоянного тока допустимый момент регламентируется условиями их нагрева (которые будут описаны ниже) и условиями коммутации.