§ 5.4. Характеристики двигателей постоянного тока

Эксплуатационные свойства электрических двигателей определяются их характеристиками. Основными характеристиками двигателей являются: рабочие, механические и регулировочные.

Рабочие характеристики представляют собой зависимость скорости вращения п, полезного момента , величины тока I, потребляемого двигателем из сети, от полезной мощности двигателя , т. е. от нагрузки двигателя;п,,.

Механические характеристики определяют зависимость скорости вращения п от электромагнитного момента М; n=f(M).

Регулировочные характеристики определяют зависимость скорости вращения п от параметров, посредством которых осуществляется регулировка скорости вращения двигателя, например от величины тока в обмотке возбуждения ;.

§ 5.5. Двигатели с параллельным возбуждением

У двигателя с параллельным возбуждением обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря (рис. 5.2). При этом ток, потребляемый двигателем из сети,

. (5.5)

Сопротивление регулировочного реостата возбуждения РР выбирается с таким расчетом, чтобы при номинальных напряжении и нагрузке скорость вращения двигателя также была бы номинальной. Ток в цепи возбуждения будет постоянным (), не зависящим от тока в обмотке якоря, т. е. от нагрузки. Это основное свойство двигателя с параллельным возбуждением.

Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением представлены на рис. 5.3. Скоростная характеристика при иопределяется выражением (5.4), из которого следует, что при неизменных напряжении и токе возбуждения скорость вращения двигателя зависит от падения напряжения в цепи якоря и от реакции якоря, т. е. от основного потока Ф.

При увеличении нагрузки на вал двигателя возрастает полезная мощность двигателя , что сопровождается ростом токаI, потребляемого двигателем из сети. При этом увеличивается падение напряжения , что способствуёт уменьшению скорости п. Но одновременно с этим усиливается размагничивающее влияние реакции якоря, т. е. уменьшается основной магнитный поток Ф, что вызывает рост скорости п. Для устойчивой работы двигателя необходимо, чтобы с ростом нагрузки скорость вращения уменьшалась и скоростная характеристика имела падающий вид. Такая форма характеристики в двигателях с параллельным возбуждением обеспечивается незначительным размагничивающим влиянием реакции якоря, т. е. преобладающим влияниём величины на скорость вращения двигателя.

Обычно уменьшение скорости вращения двигателей с параллельным возбуждением невелико и при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной не превышает 8—10%. Поэтому скоростную характеристику этих двигателей называют «жесткой».

Зависимость определяется выражением

, (5.6)

где — угловая скорость вращения.

Из выражения (5.6) следует, что характеристика имеет вид кривой, выходящей из начала координат. Криволинейный вид характеристики объясняется тем, что с ростомскоростьп несколько уменьшается.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением при,определяется из уравнения

,

откуда

.

Подставляя значение , получаем

. (5.7)

Если пренебречь реакцией якоря и считать , то полученное уравнение будет уравнением прямой.

Выражение принято называть коэффициентом «мягкости» характеристик, оно представляет собой тангенс угла наклона характеристики к оси абсцисс. Чем больше угол наклона характеристики, тем значительнее изменяется число оборотов двигателя с изменением нагрузки, тем «мягче» характеристика.

Различают естественную и искусственную механические характеристики (рис. 5.4). Естественные характеристики получаются, когда добавочное сопротивление в цепи якоря . С увеличением этого сопротивления наклон характеристики увеличивается, и характеристика становится «мягче».

Регулировочная характеристика двигателя с параллельным возбуждением для режима холостого хода представлена на рис. 5.5. Анализ этой характеристики показывает, что изменение тока в обмотке возбуждения обеспечивает плавную регулировку скорости в широком диапазоне. Однако не следует создавать слишком малые токи возбуждения, так как это может вызвать чрезмерное увеличение скорости вращения двигателя. Тем более недопустимо размыкать цепь возбуждения работающего двигателя, так как в этом случае скорость вращения двигателя неограниченно возрастает, что ведет к «разносу» двигателя, т. е. к его механическому разрушению.

Двигатели с параллельным возбуждением применяются для привода механизмов, требующих постоянной скорости вращения при переменной нагрузке и в то же время возможности ее плавного и в широких пределах регулирования.