2.1 Основні теоретичні відомості

а) шунтування якоря двигуна резистором

Для отримання порівняно жорстких механічних характеристик при малих швидкостях інколи застосовують шунтування якоря резистором R_ш, з обов’язковим ввімкненням послідовного резистора R_п, як це показано на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 – Схема шунтування обмотки якоря ДПС незалежного збудження

В цій схемі паралельно якорю двигуна ввімкнено шунтуючий опір R_ш, а послідовно – резистор R_п.

Рівняння для електромеханічної і механічної характеристики двигуна в схемі за рис.2.1 може бути отримане із таких співвідношень:

U=E+I_яR_я+I_пR_п , (2.1)

U=I_шR_ш+I_пR_п , (2.2)

І_п=I_я+I_ш , (2.3)

де I_я – струм в колі якоря;

І_ш – струм в колі шунта R_ш;

І_п – струм в колі пускорегулювального реостата R_П;

U – напруга мережі (генератора);

Е – ЕРС двигуна.

У результаті спільного розв’язування цих рівнянь отримуються вирази для електромеханічної та механічної характеристик двигуна постійного струму незалежного (паралельного) збудження:

, (2.4)

, (2.5)

де С_Е=0.1045С_М – конструктивний коефіцієнт;

- стала двигуна.

Рисунок 2.2 – Характеристики ДПС з незалежним збудженням при шунтуванні якоря резисторами: а) R_ш=const, R_п=var; б) R_п=const, R_ш=var

Розглянутий спосіб регулювання швидкості за своїми характеристиками і показниками займає проміжне положення між способами, які зв’язані із зміною напруги на якорі і опору в колі якоря. Діапазон регулювання швидкості знаходиться в межах 5-6, плавність регулювання визначається плавністю зміни опорів R_ш та R_п.

Регулювання швидкості здійснюється вниз від основної при постійному моменті навантаження. Жорсткості отриманих штучних характеристик відносно високі в області малих швидкостей.

б) динамічне гальмування

Якщо двигун, який обертається відключити від мережі і під’єднати якірне коло до гальмівного опору, то двигун буде працювати в режимі динамічного гальмування. Оскільки при цьому U = 0, то рівняння механічної характеристики в цьому режимі буде мати вигляд

, (2.6)

Механічні характеристики (рис.2.3) проходять через початок координат. Чим більше R_Г, тим вища крутість механічної характеристики. Двигун працює в режимі динамічного гальмування в другому і четвертому квадрантах.

Рисунок 2.3 – Механічні характеристики ДПС в режимі динамічного гальмування

Принципова схема досліду динамічного гальмування наведена на рис. 2.4.

Режим динамічного гальмування також відповідає роботі машини як генератора. При динамічному гальмуванні енергія, що надходить з валу двигуна, перетворюється в електричну і виділяється у вигляді тепла в опорах кола якоря або гальмівних опорах.

Розрахунок опору резистора динамічного гальмування можна виконати виходячи з того, що ЕРС двигуна врівноважується спадом напруги в колі якоря Е=І(R_Я+R_Г), де Е і І – початкові значення ЕРС і струму двигуна

(2.7)

В формулі 2.7 при розрахунках замість Е потрібно підставити максимально можливе значення Е_мах, що отримується в початковий момент гальмування, замість І допустимий на початку гальмування струм І_доп, тоді формула набуде вигляду

(2.8)

а) б)

Рисунок 2.4 – Характеристики (а) та схема динамічного гальмування (б) ДПС

Практично, якщо двигун до початку гальмування працював з повним потоком, приймають Е_махU; а І_доп2І_ном.

В якості R_Г можна використовувати і R_Ш=60,30,15 Ом і після кожного досліду шунтування проводити дослід динамічного гальмування.