3.2.3. Искусственные электромеханические и

механические характеристики двигателя

постоянного тока независимого возбуждения

Из формул электромеханической (3.8) и механической (3.9) характеристик ДПТ НВ просматриваются три способа получения искусственных характеристик – это путем изменения добавочного сопротивления внешнего резистора R_дя , напряжения источника питания U, магнитного потока Ф.

3.2.3.1. Реостатные характеристики

Получаются путем введения в цепь якоря дополнительных активных сопротивлений резисторов, т.е. R_яц = R_я+R_дя = var при U = U_н, Ф = Ф_н . Как видно из уравнения механической характеристики (3.9), при варьировании величины добавочного сопротивления R_дя в цепи якоря скорость идеального холостого хода остаётся постоянной ω_о = U_н / КФ_н, изменяется лишь модуль статической жесткости , а с ним и крутизна характеристики (рис. 3.3).

Например, при введении добавочного резистора со-противлением R_дя= R_яц модуль статической жесткости ис-кусственной характеристики (ИМХ) и в два раза меньше, чем для естественной механической характеристики (ЕМХ) е, т.е. и = 0,5е. Соответственно в два раза возрастет статический перепад скорости ωси = 2 ωсе .

В относительных единицах реостатную механическую харак-

теристику можно записать

ω* =1– М*·R*_яц =1– М*·(R*_яц + R*_дя) (3.23)

При номинальном моменте или токе

ω*_ни = 1– R*_яц=1– R*_яц + R*_дя = ω*_не – R*_дя= = ω°_не – ω*_Rдя, ,

где ω*_Rдя – статический перепад скорости, обусловленный добавочным резистором.

По условию допустимого нагрева ток якоря не должен

34

I- рабочая зона, II – нерабочая зона

Рис. 3.3. Реостатные характеристики

превышать номинального значения, т.е. I_{я доп} = I_ян, тогда М_доп = КФ_нI_{я доп} = КФ_н ·I_ян = М_н.

Потребляемая мощность при этом регулировании, если

I_я = I_н, составляет

Р₁ = U_н· I_я = КФ_н·ω_o· I_ян = ω_o · М_н = Р_1н.

Механическая мощность на валу двигателя равна

P_м = Р₂= ω· М_н,

а КПД двигателя в этом случае будет равно

 = Р_м/ Р_1н = (ω·М_н)/(ω_o·М_н) = ω/ω_о.

3.2.3.2. Изменение магнитного потока

Как уже отмечалось, магнитный поток целесообразно из-

менять только в сторону уменьшения от номинального значе-

ния, поэтому такой способ регулирования осуществляется за

счет ослабления магнитного потока возбуждения двигателя. При этом соблюдаются условия: U = U_н; R_дя= 0. В случае варьирования магнитным потоком изменяется как модуль статической жесткости _и= _е (Ф)², так и скорость идеального холостого хода ω _0и = ω_0е /Ф.

Из уравнения (3.8) электромеханической характеристики (ЭМХ) следует, что с уменьшением магнитного потока, хотя и

35

возрастает ω_0и , но все электромеханические характеристики имеют общую точку I_{к .з} = U_н / R_яS при ω = 0 (рис. 3.5).

Ф₂ < Ф₁< Ф_ном

Рис. 3.4 Механические Рис. 3.5 Электромехани-

характкристи ческие характеристики

Механические характеристики (рис.3.4) отличаются от электромеханических тем, что при ω = 0 имеют разные значения моментов короткого замыкания М_к.= КФ·I_к вследствие разной величины магнитного потока: М_ке > М_к1 >М_к2.

Электромеханические и механические характеристики в

относительных единицах:

ω* = 1/Ф* – I°* ·R*_яц/Ф*; ω* = 1/Ф* – М* ·R*_яц/(Ф*)²

отличаются друг от друга

Регулирование скорости изменением магнитного потока по условию нагрева допускается при I_н . Тогда величина допустимого момента будет равна

М_доп = К·Ф·I_н = (U_н – I_н· R_яц ) I_н /ω, (3.24)

поскольку значение КФ из уравнения ЭМХ (3.8) составляет

КФ = (U_н – I_н· R_яц)/ω.

В соответствии с уравнением (3.24) момент с увеличением частоты вращения уменьшается по гиперболической зависимости. Максимальная скорость определяется механической

прочностью двигателя и приводится в его паспортных данных

36.

(находится в пределах от 2 до 8 номинальных скоростей).