2 Дпс паралельного збудження

В ключення двигуна постійного струму паралельного збудження на напругу U при наявності пускового реостата (рисунок 1) і при нерухомому якорі супроводжується початковим пусковим струмом:

.

Опір вибирають для того, щоб початковий струм дорівнював (2…2,5) , а у випадку тяжких умов пуску – дещо більше.

Взаємодія струму в провідниках обмотки якоря і магнітного поля машини викликає появу електромагнітного моменту під впливом якого починається розгін якоря.

Скорочення часу розвантажування якоря досягають Рисунок 1 – Схема двигуна забезпеченням найбільшого значення обертаючого моменту постійного струму при заданому струмі якоря за рахунок виведення з кола паралельного збудження збудження регулюючого реостата , у результаті чого магнітний потік Ф стає максимальним.

Оскільки ЕРС, генерована в обертовій обмотці якоря , має напрямок, зустрічний відносно струму , струм якоря:

в міру розгону зменшується, унаслідок чого момент на валу двигуна знижується і пусковий період подовжується.

Скорочення тривалості розгону якоря досягають поступовим зменшенням пору введеної частини пускового реостата так, щоб наприкінці розгону звести його до нуля. Тоді струм у колі обертового якоря з виведеним пусковим реостатом визначиться за формулою:

,

де ЕРС відрізняється від напруги мережі U на кілька відсотків номінальної напруги двигуна.

Якщо не рахуватися з незначною дією розмагнічуючої реакції якоря і вважати магнітний потік постійним, то струм кола якоря:

виявиться прямо пропорційним електромагнітному моменту двигуна і складе в режимі холостого ходу усього 1…5% номінального струму двигуна.

Кутова швидкість якоря:

залежить від навантаження на валу двигуна, що видно з рівняння електромеханічних характеристик:

,

а також із рівняння механічних характеристик:

.

Рисунок 2 – Характеристики двигуна постійного струму паралельного збудження:

а) електромеханічні; б) механічні.

Ці характеристики є прямими, вони відзначають на осях ординат відрізок

(рисунок 2, а, б), що являє собою кутову швидкість ідеального холостого ходу. Вона відрізняється від кутової швидкості холостого ходу режиму двигуна тим, що при ній струм у колі якоря й електромагнітний момент дорівнюють нулю за рахунок прикладення до вала машини зовнішнього моменту, котрий компенсує втрати обертання. Нахил цих характеристик до осей абсцис залежить від опору резистора, введеного в коло якоря. Найбільшою жорсткістю відрізняються природна електромеханічна і механічна характеристики, що відповідають опору , а штучні характеристики, одержувані при опорах , є м’якими. При значному опорі робота двигуна може виявитися нестійкою, у результаті чого невеликі зміни навантаження на валу будуть приводити до значної зміни кутової швидкості якоря.

Обрив кола збудження двигуна паралельного збудження є небезпечним, оскільки він приводить до поступового зникнення магнітного потоку аж до значення, обумовленого залишковою намагніченістю магнітної системи машини, у результаті чого кутова швидкість і струм якоря сильно збільшаться й виникне коловий вогонь, унаслідок чого можливе ушкодження машини.

Природні електромеханічну і механічну характеристики двигуна постійного струму паралельного збудження можна побудувати за двома точками (0, ) і відповідно ( , ) або ( , ), Координати цих точко розраховують по номінальним даним двигуна: напрузі , струму якоря , частоті обертання і корисній потужності на валу за допомогою формул:

; ; ,

де - опір кола обмотки якоря, що визначається експериментально або обчислюється за формулою:

,

де - номінальний ККД двигуна.

Номінальна зміна кутової швидкості якоря двигуна постійного струму паралельного збудження при переході від холостого ходу до номінального навантаження при роботі на природній характеристиці

складає 2…10% у залежності від потужності машини, а це вказує, що природна механічна характеристика такого двигуна є жорсткою.

Штучні характеристики двигуна при опорі будують аналогічно за двома точками (0, ) і відповідно ( , ) чи ( , ), причому ординату обчислюють так: .

Властивості двигуна постійного струму паралельного збудження при змінному навантаженні відображають робочими характеристиками – графічними залежностями кутової швидкості якоря , обертаючого моменту М, струму якоря і ККД від корисної потужності на валу за умови, що напруга U і струм збудження рівні своїм номінальним значенням (рисунок 3).

Змінити напрямок обертання якоря відповідно до рівняння електромагнітного моменту:

можна зміною напрямку струму в колі якоря або в обмотці збудження за рахунок зміни місць проводів, приєднаних до відповідних затискачів машини. Якщо Рисунок 3 – Робочі характеристики поміняти місцями тільки проводи мережі двигуна постійного струму живлення, це не дасть зміни напрямку обертання паралельного збудження. якоря, тому що при цьому відбудеться одночасна зміна напрямків струмів як в обмотці якоря, так і в обмотці збудження, у результаті чого напрямок електромагнітних сил залишиться попереднім і якір буде обертатися в попередньому напрямку.

Регулювання кутової швидкості якоря:

вниз від номінальної можна здійснити введенням резистора зі змінюваним опором у коло якоря при достатньому моменті на валу двигуна і воно називається реостатним регулюванням. Таке регулювання при тривалому режимі ж неекономним через значні теплові втрати в резисторі і приводить до м’яких механічних характеристик із відповідним зниженням стійкості роботи двигуна при даній кутовій швидкості якоря. Краще регулювати кутову швидкість зміною напруги U на затискачах якоря чи зміною магнітного потоку машини Ф. Перший спосіб – якірне регулювання – здійснюється при живленні двигуна від окремого генератора незалежного збудження. Цей спосіб використовують при регулюванні кутової швидкості униз від номінальної, тому що робота двигуна при напрузі є неприпустимою. Другий спосіб – полюсне регулювання – здійснюється при включенні в коло збудження регулюючого реостата, розрахованого на струм збудження машини.

Плавне регулювання напруги звичайно вимагає досить складних установок, тоді як регулювання магнітного потоку здійснюється просто і забезпечує плавне й економне регулювання кутової швидкості якоря. Межа підвищення кутової швидкості якоря обмежена умовами комутації, його механічною міцністю й струмом у колі якоря, що зростає зі збільшенням кутової швидкості, якщо момент двигуна залишається незмінним. Тому для кожного двигуна крім номінальної кутової швидкості вказують і найбільшу кутову швидкість, що при зменшенні або скиданні навантаження не повинна зростати більш ніж на 20%.

У регульованих двигунах постійного струму паралельного збудження загального застосування межі регулювання ослабленням магнітного поля мають значення до 2:1, а при спеціальному виконанні машин – до 8:1.

Двигуни постійного струму паралельного збудження доцільно використовувати при потребі у жорсткій механічній характеристиці, а також у широкому, плавному й економному регулюванні кутової швидкості якоря.