3.2.3.3. Изменение питающего напряжения
При рассмотрении данного способа необходимы ре-гулируемые источники напряжения. Из уравнения элект-ромеханической характеристики (2.11) видно, что с регу-лированием напряжения связано изменение скорости идеального холостого хода ωо = Uн/(КФн) при сохранении жесткости характеристик и = (К·Ф)2/Rя= е , поскольку Ф = Фн и добавочное сопротивление в цепи якоря отсутствует. Это позволяет существенно расширить диапазон регулирования. Другим достоинством способа является регулирование в цепях управляющих устройств (обмотка возбуждения системы Г-Д), угол запирания вентиля (ТП-Д), мощность управления которых значительно меньше по сравнению с главными силовыми цепями. Регулирование частоты вращения идет, как правило, вниз от основной скорости.
Искусственные характеристики при изменении U представляют собой параллельные прямые, показанные на рис. 3.6. Искусственные механические и электромеханические характеристики в относительных единицах для рассматриваемого
случая принимают вид:
ω* = U*– М*·R*яц ; ω* = U*– I*·R*яц и одинаковы благодаря постоянству магнитного потока (Ф = Фн ).
Рис. 3.6 Механические характеристики при изменении
напряжения питания
37
3.2.4. Режимы работы электродвигателя и
направление потоков мощности
3.2.4.1. Двигательный режим работы
В процессе функционирования электрической машины имеют место двигательный и тормозной режимы работы. Наиболее простым способом определения режи-ма работы является анализ направлений электромагнит-
ного момента и скорости двигателя. Если электромагнит-ный момент и скорость направлены согласно, то электри-ческая машина работает в двигательном режиме, в про-тивном случае – в тормозном режиме.
Рассмотрим двигательный режим работы ( рис. 3.7) при 0< ω< ωо. Уравнение электрического равновесия в уста-новившимся режиме работы U = I ·R яц + Е умножим на ток якоря с учетом его знака I >0 и получим
U ·I = I2 ·R яц + Е·I,
где U ·I = P1 > 0 – потребляемая двигателем электричес-кая мощность из сети;
Рис. 3.7. Двигательный режим работы
Е·I = КФ·ω·I = М·ω > 0 – электромагнитная мощность Рэм, с учетом принимаемых на практике допущений, равна мощности на валу двигателя Р2 (Рэм ~ Р2);
38
I2 ·R яS = P – потери электрической мощности, обус-ловленные процессом электромеханического преобразования электрической энергии..
Принимая во внимания сделанные пояснения, уравнение баланса электрической мощности можно представить в следующем виде
Р1 = Р2 + P,
в котором знаки перед параметрами свидетельствуют о том, что при P1 >0 двигатель потребляет из сети мощность, P2 >0
механическая мощность направлена к рабочей машине (прямой поток мощности), P >0 всегда положительная и выделяется в обмотках машины, вызывая их нагрев.
При ω = ω0 , когда ЭДС якоря равна Е0 = К·Ф·ω0 = U,
электромеханического преобразования не происходит в виду
отсутствия тока якоря (I = 0), поэтому электромагнитный момент М = К·Ф·I = 0. В режиме короткого замыкания, когда ток якоря равен току короткого замыкания Iк, электромеханическое преобразование энергии также не происходит, поскольку
ω = 0, и вся потребляемая из сети мощность U·Iк идет на нагрев двигателя. Сказанное относится и к работе двигателя в третьем квадранте. Таким образом, электрическая машина работает в двигательном режиме в первом и третьем квадрантах.