Тема 4 Механические и скоростные характеристики двигателя постоянного тока

Основные типы машин постоянного тока

1. Машины постоянного тока параллельного возбуждения (шунтовые)

2. Машины постоянного тока последовательного возбуждения (сериесные)

3. Машины постоянного тока независимого возбуждения

4. Машины постоянного тока смешанного возбуждения

Основные уравнения и соотношения машин постоянного тока.

1. Уравнение баланса напряжений якорной цепи

U = E+Iя (Rя + Rд) – для двигателя

Под якорной цепью понимают обмотку якоря дополнительных полюсов, сопротивление перехода щетки коллектора.

Добавочное сопротивление включают последовательно с обмоткой якоря.

Е – ЭДС якоря;

U– напряжение подведенное к цепи якоря;

Iя – ток якоря;

Rя – сопротивление якорной обмотки дополнительных полюсов и перехода щетка – коллектор;

Rд – добавочное сопротивление цеп якоря

2. Уравнение пропорциональности ЭДС и частоты вращения

Е = Се Ф w; Е = Се Ф n; w = pn / 30

Се – коэффициент пропорциональности, включает в себя конструкционные параметры двигателя (якоря)

w- угловая скорость (с^-1)

3. Выражение для определения электромагнитного вращающегося момента.

М = См Ф Iя;

M– момент развиваемый двигателем .

4.Скоростная характеристика

U = Ce Ф w + Iя (Rя + Rд)

;

5. Механическая характеристика

М = См Ф Iя

Се=См

Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения или шунтового (параллельного) возбуждения

Сопротивление обмотки возбуждения значительно больше сопротивления якорной, следовательно Iв составляет 5…10% токаIя.

Iв = (0,05…0,1) Iя

При номинальном напряжении по ней протекает номинальный ток при отсутствии добавочных сопротивлений.

Характерная особенность двигателей постоянного тока то, что ток в обмотке возбуждения Iв не зависит от тока якоряIя, соответственно от нагрузки машины.

Ток якоря зависит от нагрузки машины.

Р = U Iя от потребляемой мощности

Допускаем, что ток возбуждения и магнитный поток являются постоянными при любой нагрузке.

Iв =const; Ф = const.

Скоростная характеристика

; (y=Rx+b–прямая)

При повышении тока якоря понижается угловая частота

w₀ = U / СФточка идеального холостого хода

- пусковой ток якоря при введении добавочного сопротивления

Режим при токе якоря равным ??? называется режимом идеального холостого хода, при этом двигатель постоянного тока имеет частоту вращения w₀ = U / СФ.

При пуске w₀ =0. Ток зависит лишь от величиныRя иRд. При этом пусковой ток больше номинального токаIп >Iном; Rдя – выбирается таким образом, что бы пусковой ток не превышал номинального более чем в 2,5 раза. При отсутствииRд возникает аварийный режим при которомIя во много раз (10…30) превышает номинальный ток двигателя. Следовательно пуск осуществляют только при введенном добавочном сопротивлении.

Механическая характеристика Механическая характеристика – имеет такой же вид как и скоростная

При повышении момента понижается угловая частота

Различают естественные и искусственные характеристики машин постоянного тока.

Естественными называются характеристики при получении расчетных данных двигателя отсутствуют добавочные сопротивления.

Искусственными называют характеристики полученные при изменении хотя бы одного параметра.

Искусственные характеристики шунтовых двигателей постоянного тока.

При естественной характеристики при изменении нагрузки машины постоянного тока от 0 до номинальной, скорость изменяется в пределах 10%.

Dw- изменение скорости характеризует потери в цепи якоря.

Величина характеризующая отличие номинальной частоты вращения от частоты идеального холостого хода называется скольжением.

Для шунтовых двигателей постоянного тока, S=3…6%, то есть характеристика жесткая.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока

(1)

Искусственные характеристики можно получить исходя из механической характеристики (1) изменяя следующие параметры:

1. напряжение сети

2. величину добавочного сопротивления

3. Величину магнитного потокаRд с помощью изменения тока обмотки возбуждения. ИзменяяRд якоря.

Rд2 > Rд1

w₀ = U / СФ

При увеличении Rд характеристики становятся мягче.

При w=0 всё напряжение теряется в цепи якоря.