2.2 Дпт с нв. Основные уравнения. Механические характеристики
К основным уравнениям, описывающих
работу ДПТ с НВ, на основании которых
можно получить уравнения механических
характеристик в различных режимах
относятся функции:
,
.
1)
- зависимость вращающего электромагнитного
момента двигателя
от
тока
в силовой цепи ЭД (цепь якоря).
2)
- зависимость ЭДС
,
наведенной в якорной цепи, от угловой
скорости вращения якоря
.
1) Необходимо помнить, что в существующих электрических машинах моментообразующими являются ток в силовой цепи и основной магнитный поток.
(14)
где - конструктивная постоянная ЭД;
-
основной магнитный поток, созданный
обмоткой возбуждения;
- ток якоря, который зависит от механической нагрузки на валу двигателя.
Уравнение (14) подчиняется правилу левой руки. Для ДПТ как модуль, так и направление векторов и являются очевидными. Направление вектора определяется геометрическим расположением щеток, направление вектора геометрическим расположением главных магнитных полюсов машины.
Рис.12 Принципиальная схема ДПТ с НВ
2) Уравнение зависимости ЭДС выглядит следующим образом:
(15)
Уравнение (15) подчиняется правилу правой руки.
Напряжение, приложенное к зажимам якорной цепи:
(16)
Сопротивление цепи якоря:
где
- сопротивление обмотки якоря.
Тогда:
,
В этом уравнении:
,
,
.
Тогда:
,
где
-
угловая скорость идеализированного
холостого хода;
-
перепад скоростей
Из уравнения (14) нетрудно убедиться, что:
Тогда:
,
Уравнение электромеханической или скоростной характеристики:
(17)
уравнение механической характеристики:
(18)
2.2.1 Электромеханические характеристики дпт с нв в двигательном режиме
Двигательным называется режим, который с точки зрения изменения угловой скорости характеризуется процессом между пуском и остановкой; с точки зрения соотношения тока и ЭДС якорной цепи характеризуется тем, что ток направлен противоположно ЭДС двигателя. С точки зрения энергетических соотношений характеризуется тем, что электрическая энергия источника питания направлена к двигателю, а механическая энергия двигателя направлена к механизму.
Естественной характеристикой
называется характеристика, построенная
в соответствии с уравнениями (17) и (18),
при
,
и
Рис.13 Естественная характеристика ДПТ с НВ
Искусственными механическими
характеристиками называются семейства
механических характеристик при:
,
,
(
).
Характеристика при
называется реостатной.
Рис.14 Семейство электромеханических и механических характеристик при изменении сопротивления цепи якоря (реостатная характеристика)
Рис.15 Семейство электромеханических и механических характеристик при изменении напряжения, подводимого к якорю
Все искусственные характеристики (рис.15) располагаются ниже естественной, т.к. напряжение, относительно номинального, можно изменить только в сторону уменьшения. Увеличение ограничивается диэлектрической прочностью изоляции.
Рис.16 Семейство электромеханических характеристик при изменении магнитного потока
Рис.17 Семейство механических характеристик при изменении магнитного потока
Если просуммировать всё семейство механических характеристик (рис.17), то получим кривую, которая функционально описывается гиперболой (штриховая линия на рис.17):
.
Для построения механической характеристики в двигательном режиме используются паспортные данные двигателя, при этом существует два способа построения механических характеристик.
1. Построение механических характеристик в именованных единицах. Чаще всего, при отсутствии сведений об электрическом сопротивлений обмотки якоря, приходится пользоваться предположением, что электрические потери в обмотке якоря составляют 50% от суммы всех потерь.
2. Построение характеристик в относительных единицах. При этом уравнения характеристик, соответственно скоростной и механической, имеют вид:
и
,
где
-
относительное значение скорости,
;
- относительное сопротивление,
;
- относительное значение тока,
;
- относительный момент
.
Естественные характеристики описываются следующим образом:
Для построения такой характеристики
достаточно знать номинальное значение
КПД
двигателя.