1.8. Тұрақты ток қозғалтқыштары

Айналу жиілігін бірқалыпты (плавно) және кең диапазонда реттеуді қажет ететін электр жетектерінде тұрақты ток қозғалтқыштары кеңінен қолданылады. Тұрақты ток қозғалтқыштарының қасиеттері де генераторлардағы секілді олардың қоздырылу әдісі мен сызбанұсқасына байланысты. Қоздырылу әдісіне байланысты электромагнитті және магнитті-электрлі қоздырылатын болып жіктеледі. Электромагнитті қоздырылатын қозғалтқыштар якорь орамдары мен қоздырғыш орамдардың арасындағы электрлік байланысқа қатысты тәуелсіз, параллель, тізбектей және аралас қоздырылатын болып бөлінеді. Магнитті-электрлі әдіспен қоздырылатын қозғалтқыштардың магнит ағыны тұрақты магниттер арқылы пайда болады.

Жоғарыда атап өтілгендей, тұрақты ток машиналары да қайтарымды, яғни генератор ретінде де, қозғалтқыш ретінде де жұмыс істей алады. Құрылысы жағынан тұрақты ток қозғалтқыштары генераторлардан айырмашылығы болмайды. Егер генераторды бірінші ретті қозғалтқыштан ажыратып қоздыру және якорь орамдарына кернеу беретін болсақ, якорь қозғалысқа келіп машина электр энергиясын механикалыққа түрлендіріп қозғалтқыштық режимде жұмыс істей бастайды.

Электр энергиясының механикалыққа түрлену процессін 1.19 -суретте көрсетілген энергетикалық диаграммадан анық көріге болады. 1.19 - суретте – қозғалтқышқа берілетін толық қуат; – қоздыру тізбегіндегі энергия шығыны; – якорь тізбегіндегі қуат шығыны; – бос жүріс қуаты; – толық механикалық қуат; – электромагнитті қуат; — біліктегі пайдалы механикалық қуат.

1.19-сурет. Тұрақты ток қозғалтқышының энергетикалық диаграммасы

Бос жүріс қуаты Р_о = Р_мех + Р_мг+ Р_доб.

Энергетикалық диаграммадан

.

Механикалық қуат

,

мұндағы – якорьдың бұрыштық жылдамдығы; n – якорьдың айналу жиілігі, айн/мин.

Қозғалтқыштың электромагнитті қуаты

.

Энергетикалық диаграммаға сәйкес

.

Соңғы өрнекке сәйкес параллель қоздырылған тұрақты ток қозғалтқышы үшін иінкүштің өрнегі мына түрде жазылады (1.20-сурет):

.

Осы соңғы теңдікке (1.16) теңдіктегі шамасын орнына қойып, қозғалтқыштың иінкүшінің теңдігін аламыз:

, (1.24)

мұндағы – коэффициент.

1.20-сурет. Праллель қоздырылған тұрақты ток қозғалтқышының сызбанұсқасы

Соңғы теңдіктен қозғалтқыштың айналдыру иінкүші якорь тогы мен магнит ағынына тәуелді екенін көреміз.

0. Иінкүштердің теңдеулері

Электр машиналарының роторына әсер ететін айналдырғыш және тежегіш иінкүштер бір-біріне теңесуі қажет. Қозғалтқыш дамытатын айналдырғыш иінкүш кезкелген уақытта және қандай жағдайларда болмаса да білікке түсетін барлық иінкүштердің қосындысына тең болуы қажет.

Роторға мынадай иінкүштер әсер етеді: 1) бос жүріс иінкүші М_о; 2) пайдалы иінкүш М_н (жүктеме); 3) айналатын бөліктердің инерциясымен пайда болатын динамикалық иінкүш М_дин.

Аз қуатты машиналарда бос жүріс иінкүші М_о номинал иінкүштің шамамен 20 %-ын құрайды, ал динамикалық иінкүш бұрыштық жылдамдақтың өзгерісі кезінде пайда болады және ол төмендегіше анықталады:

,

мұндағы J — айналатын бөліктердің инерциялық иінкүші; — якорьдың бұрыштық айналу жиілігі. Динамикалық М_дин иінкүштің таңбасы таңбасына байланысты.

Иінкүштердің баланс теңдігі:

мұндағы М_о + М₂ = М_с; М_с – статикалық иінкүш немесе кедергі иінкүші.

Онда:

.

Қалыптасқан жұмыс режимі кезінде = const; М_дин = 0; М = М_с.

Қозғалтқыш dM_c /dn > dM/dn. шарты орындалғанда ғана бір қалыпты жұмыс жасайды. Бұл шартқа талдау жасау үшін қозғалтқыш пен қозғалысқа келтірілетін механизмнің механикалық сипаттамалары, тиісінше n = f(М) және n = f(М_с) сипаттамалары тұрғызылады.

Қалыптасқан жұмыс жасау шарты 1.21 а - суретте көрсетілген қозғалтқыш үшін орындалады, ал 1.21 б - суреттегі қозғалтқыш үшін орындалдмайды.

1.21-сурет. Қозғалтқыштың қалыптасқан жұмыс режимін талдау үшін

Бірінші жағдайда (1.21 а-сурет) қозғалтқыштың айналу жиілігін n₁ (оң өсімше n), мәнге дейін жоғарылатуға әсер еткен жұмыс режимінің өзгерісі кері әсер аяқталғаннан кейін қозғалтқыш А ізделінді нүктесіне қайта келеді, себебі тежегіш иінкүш М_с1 айналдырғыш иінкүштен жоғары. Теріс өсімше n кезінде қозғалтқыштың иінкүші М₂ тешегіш М_с2 иінкүштен жоғары, тиісінше қозғалтқыш кері әсер етуші ықпал аяқталған соң ізделінді А нүктесіне қайта оралады.

Екінші жағдайда (1.21 б-сурет) айналу жиілігінің n₁ дейін жоғарылауына әсер еткен жұмыс режимі кезінде айналдырғыш иінкүш М₁ статикалық М_с1 иінкүштен жоғары, сондықтан айналу жиілігінің жоғарылауына әсер етеді. Егер айналу жиілігі n₂ дейін өзгерсе, М_с2 > М₂ болғанда айналу жиілігі нөлге дейін төмендейді, бұл кезде қозғалтқыштың жұмыс жасау режимі бірқалыпты емес.