6.2 Механічна характеристика

Найважливішою характеристикою двигуна є механічна n (M). Вона показує, як залежить частота обертання двигуна від развиваемого моменту. Якщо до обмоток двигуна підведені номінальні напруги і відсутні додаткові резистори в його ланцюгах, то двигун має механічну характеристику, звану природною. На природній характеристиці знаходиться точка, відповідна номінальним даними двигуна (М _н, Р _я і т.д.).Якщо ж напруга на обмотці якоря менше номінального, або I _в <I _вн, то двигун буде мати різні штучні механічні характеристики. На цих характеристиках двигун працює при пуску, гальмуванні, реверсі і регулювання частоти обертання.

Перетворивши вираз (3) щодо частоти обертання, отримаємо рівняння електромеханічної характеристики n (I _я):

 (7)

Після заміни в рівнянні (7) струму I _я згідно з формулою (1), отримаємо рівняння механічної характеристики n (М):

 (8)

При Ф = соnst, електромеханічна n (I _я) і механічна n (М) характеристики двигуна паралельного збудження представляють собою прямі лінії. Так як за рахунок реакції якоря магнітний потік трохи змінюється, то характеристики в дійсності дещо відрізняються від прямих.

При роботі вхолосту (М = 0) двигун має частоту обертання холостого ходу, яка визначається першим членом рівняння (8). Зі збільшенням навантаження n зменшується. Як випливає з рівняння (8), це пояснюється наявністю опору якоря r _я.

Оскільки r _я не велика, частота обертання двигуна при збільшенні моменту змінюється мало, і двигун має жорстку природну механічну характеристику (рис.6, характеристика 1).

З рівняння (8) випливає, що регулювати частоту обертання при заданій постійній навантаженні (М = const) можна трьома способами:

а) зміною опору кола якоря;

б) зміною магнітного потоку двигуна;

в) зміною напруги на затискачах якоря.

Рис. 6 Механічні характеристики

Для регулювання частоти обертання першим способом в ланцюг якоря. повинно бути включено додатковий опір r _д. Тоді опір в рівнянні (8) необхідно замінити на r _я + r _д.

Як випливає з рівняння (8), частота обертання n пов'язана з опором ланцюга якоря r _я + r _д при постійному навантаженні (М = const) лінійною залежністю, тобто при збільшенні опору частота обертання зменшується. Різним опорам r _д відповідають різні штучні механічні характеристики, одна з яких наведена на рис.2 (характеристика 2). За допомогою характеристики 2 при заданому моменті М1 можна отримати частоту обертання n2.

Зміна частоти обертання другим способом здійснюється за допомогою регульованого джерела напруги UD2. Змінюючи його напруга регулятором R2, можна змінити струм збудження I _В і тим самим магнітний потік двигуна. Як видно з рівняння (8), при постійному навантаженні (М = соnst) частота обертання знаходиться в складній залежності від магнітного потоку Ф. Аналіз рівняння (8) показує, що в деякому діапазоні зміни магнітного потоку Ф зменшення останнього приводить до збільшення частоти обертання. Саме цей діапазон зміни потоку використовують при регулюванні частоти обертання.

Кожному значенню магнітного потоку відповідає штучна механічна характеристика двигуна, одна з яких наведена на рис.2 (характеристика 4). За допомогою характеристики 4 при моменті М1 можна отримати частоту обертання n4.

Щоб регулювати частоту обертання зміною напруги на затискачах якоря, необхідно мати відносно потужний регульоване джерело напруги. Кожному значенню напруги відповідає штучна механічна характеристика двигуна, одна з яких наведена на рис.2 (характеристика 3). За допомогою характеристики 3 при заданому моменті М1 можна отримати частоту обертання n3.