4 Определение мощности и момента на валу исследуемого двигателя

В теории электропривода /1,2/ под механической характеристикой двигателя понимается зависимость скорости вращения вала от электромагнитного момента, развиваемого двигателем. Для машин постоянного тока (МПТ) электромагнитный момент, Н*м, вычисляется по формуле

, (4.1)

где k - конструктивный параметр машины постоянного тока

, (4.2)

N - число проводников обмотки якоря МПТ;

р - число пар полюсов;

а - число пар щеток (параллельных ветвей);

Ф - магнитный поток МПТ, Вб;

I - ток якорной цепи, А.

Для определения электромагнитных моментов двигателя и нагрузочной машины необходимо рассчитать постоянную машин к* Ф одним из двух способов

а) по паспортным данным по формуле

, (4.3)

Если магнитный поток отличается от номинального, то постоянную машины определяется по формуле

, (4.4)

где I_в ,I_вн – текущий и номинальный токи возбуждения, А.

б) экспериментально при любом значении магнитного потока по формуле

, (4.5)

где U,  - напряжение на зажимах якоря, В, и скорость вращения, с^-1, при токе якоря, равным нулю.

Для расчета электромагнитного момента двигателя постоянного тока последовательного возбуждения используется так называемая граничная характеристика, так как магнитный поток у этих машин зависит от нагрузки.

, (4.6)

где гр - скорость вращения вала на граничной характеристике, с^-1, определяется по току возбуждения, зависящем от тока якоря и схемы включения обмоток якоря и возбуждения.

При работе двухмашинного агрегата в установившемся режиме уравнение движения запишется в виде

 М_ид  М_нм = М, (4.7)

где М_ид, М_нм – электромагнитные моменты соответственно исследуемого двигателя и нагрузочной машины,

М – момент механических потерь, Н*м. Поскольку момент механических потерь имеет реактивный характер, то он всегда направлен против вращения, и покрывается машиной, работающей в двигательном режиме.

При работе двигателя в двигательном режиме уравнение (В3) принимает вид

М_ид = М_нм + М, (4.8а)

при работе в тормозном режиме

М_ид = М_нм - М, (4.8б)

Мощность на валу установки определяется по формуле

, (4.9)

где М_в – момент на валу агрегата и равен электромагнитному моменту нагрузочной машины (М_нм) при работе двигателя в двигательном режиме или электромагнитному моменту двигателя (М_ид) при его работе в тормозном режиме.

Коэффициент полезного действия установки определяется по формуле

, (4.10)

где Р_с = U  I - мощность, потребляемая двигателем из сети, Вт, при его работе в двигательном режиме, или мощность, потребляемая нагрузочной машиной из сети, если двигатель работает в одном из тормозных режимов.