Сумарні втрати нg в номінальному режимі

P_ном= -Р_вном + U_номI_ном. (12)

Постійні втрати НG в номінальному режимі

P_{ном.пост.}= Р_ном - I_ном²R_я , (13)

де R_я - опір якірного кола HG.

Із зміною навантаження постійні втрати не змінюються Р_{ном.пост.} = const. Потужність нa валу ДД при роботі його в двигуновому режимі для різних струмів НG, тобто коли І_г= var, визначають за формулою, кВт:

(14)

При роботі ДД в генераторному, a HG в двигуновому режимах, потужність на валу ДД розраховується таким чином, кВт:

(15)

Момент на валу двигуна для різних значень швидкості ДД визначається, Нм:

(16)

У випадку, коли в якості навантажувального пристрою використовується двигун постійного струму, номінальна потужність на валу ДД визначається за формулою:

Р_в.н.=U_нІ_н_н. (17)

Сумарні втрати НG в номінальному режимі розраховуються за формулою:

U_номІ_ном -Р_в.ном.=P_ном. (18)

Постійні втрати НG - за формулою (13), а потужність на валу HG і момент при роботі ДД в двигуновому режимі - за формулами (14) і (16).

Лабораторна робота № 1

Дослідження механічних характеристик електродвигуна постійного струму незалежного (паралельного) збудження в двигуновому режимі.

Мета: вивчення механічних характеристик електродвигуна постійного струму незалежного (паралельного) збудження в двигуновому режимі для різних способів регулювання швидкості і сталій напрузі джерела живлення.

1. Основні теоретичні відомості

Математичний вираз механічної характеристики двигуна постійного струму незалежного (паралельного ) збудження може бути отриманий з рівняння рівноваги електрорушійних сил в колі якоря двигуна:

U = E+IR, (1.1)

де R = R_Я + R_П – повний опір кола якоря двигуна.

Якщо ЕРС двигуна виразити через оберти за хвилину, як це часто прийнято на практиці, тоді

. (1.2)

Електромагнітний момент двигуна:

. (1.3)

При вимірюванні частоти обертання, в об/хв.:

С_E  0,1045c_м . (1.4)

Підставивши (1.2) в (1.1) і розв’язавши відносно швидкості двигуна, отримаємо вираз для визначення швидкості обертання двигуна за електромеханічною характеристикою:

, (1.5)

де – швидкість ідеального холостого ходу двигуна незалежного збудження;

– статичне зниження швидкості, зумовлене сумарним спадом напруги на всіх опорах, що ввімкнені в коло якоря двигуна.

При R = R_Я+ R_П отримуємо штучну електромеханічну характеристику, якщо R_П = 0 та R = R_Я електромеханічна характеристика буде природною.

В досліджуваному двигуні обмотка збудження під’єднується до мережі паралельно обмотці якоря (рис. 1.1)

В коло обмотки збудження ввімкнений регулювальний реостат R_З, а в коло обмотки якоря пускорегулювальний реостат R_П. Особливістю цього двигуна є те, що струм збудження I_зб не залежить від струму навантаження.

Рисунок 1.1 – Схема ввімкненя двигуна

Розв’язавши рівняння (1.3) відносно I і підставивши в (1.5) отримаємо рівняння для механічної характеристики двигуна постійного струму незалежного (паралельного) збудження:

, (1.6)

де U – напруга мережі, В;

Ф – магнітний потік двигуна, Вт;

М – електромагнітний момент двигуна, Нм;

n – швидкість обертання якоря, об/хв;

R – опір кола якоря двигуна, Ом;

С_Е, С_М – конструктивні сталі двигуна.

На рис. 1.2 наведені електромеханічні (а) і механічні (б) характеристики двигуна при U = const i I_зб =const.

Рисунок 1.2 – Електромеханічні (а) та механічні (б) характеристики двигуна

Із збільшенням опору R в якірному колі двигуна збільшується кут нахилу механічних характеристик, тобто зменшується їх ступінь жорсткості.

Регулювальний реостат R_З дозволяє змінювати струм збудження двигуна І_зб і його магнітний потік. Із виразів (1.5) та (1.6) видно, що при цьому буде змінюватись і частота обертання двигуна n.

З рівняння механічної характеристики двигуна (1.6) випливає, що швидкість можна регулювати трьома способами:

а) зміною підведеної до якоря напруги U;

б) зміною опору R в колі якоря;

в) зміною магнітного потоку.

Для регулювання частоти обертання двигуна зміною підведеної напруги застосовуються системи генератор-двигун (Г-Д), або керований перетворювач – двигун (КП-Д).

Н

n

–M

M

–n

а рис. 1.3. наведені механічні характеристики двигуна постійного струму незалежного збудження, що отримані регулюванням підведеної напруги при R_n =0 і номінальному струмі збудження. Ці характеристики паралельні між собою.

Рисунок 1.3 – Механічні характеристики двигуна при регулюванні напруги

U₁=U_н

U₂<U₁

U₃<U₂

U₄<U₃

U₅<U₄

Частоту обертання двигуна регулюють також зміною опору R_n.

Як зображено на рис. 1.2. (б) та рис. 1.4 із збільшенням опору в якірному колі двигуна механічні характеристики стають більш м’якими.

Частоту обертання двигуна можна регулювати також зміною магнітного потоку збудження, тобто його ослабленням. Для ослаблення потоку збудження за допомогою реостата R₃ зменшують струм збудження І_зб дослідного двигуна. Механічні характеристики, які отримані для різних ступенів ослаблення поля (рис. 1.4), не паралельні природній характеристиці та між собою.

Рисунок 1.4 – Характеристики двигуна в двигуновому режимі при зміні

а) струму збудження; б) опору якірного кола.