В режиме внешних характеристик

1.21. Двигатели постоянного тока.

Двигатели постоянного тока широко применяются в установках, где требуется широкое и плавное регулирование скорости вращения.

По способу возбуждения они делятся на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения

С независимым возбуждением от отдельного источника тока выполняются микродвигатели постоянного тока и мощные двигатели с целью более экономичного регулирования тока возбуждения (рис.1.68).

Рис. 1.68. Схемы включения

Двигателей постоянного тока (дпт)

Обозначения выводов обмотки

Обмотка якоря А1 А2

Обмотка параллельного возбуждения Е1 Е2

Обмотка последовательного возбуждения D1 D2

Обмотка добавочных полюсов B1 B2

Работа любого ДПТ определяется пусковыми, рабочими, регулировочными и тормозными характеристиками. Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 1.69.

На рисунке 1.69 приняты следующие обозначения.

Р₁ – первичная электрическая мощность, потребляемая из питающей сети.

За счет Р₁ счет покрывается потери на возбуждение и электрические потери в обмотки якоря.

Основная часть мощности – электромагнитная мощность , которая превращается в механическую мощность.

За счетпокрываются потери магнитныеР_мг, добавочные Р_д, и механические Р_мх.

Остальная часть этой мощности представляет собой полезную механическую мощность на валу .

Рис. 1.69. Энергетическая диаграмма двигателя

Параллельного возбуждения

1.22. Уравнения вращающих моментов

Электромагнитный момент является движущим, действует в сторону вращения, расходуется на уравновешивание тормозящих моментов.

Тормозящие моменты: это момент , соответствующий потерям, которые покрываются за счет механической мощности; это момент нагрузки на валу, создаваемый рабочим механизмом; это динамический момент.

(1.155)

При установившемся режиме работы динамический момент двигателя ,

(1.156)

Поскольку мал по сравнению, то можно считать при установившейся нагрузке электромагнитный моментявляется полезным и уравновешивается моментом.

(1.157)

Электромагнитный вращающийся момент двигателя.

(1.158)

Или (1.159)

В установившихся режимах работы (n = const):

, (1.160)

где – статический момент,– момент, соответствующий потерямР_мг, Р_д, Р_мх, покрываемым за счет механической мощности, М₂ – полезный момент нагрузки на валу.

, (1.161)

где – угловая частота вращения,М₀ << М₂

В переходном режиме частота изменяется.

, (1.162)

где – динамический момент (J – момент инерции всех вращающихся частей ЭМ).

Динамический момент соответствует изменению кинетической энергии вращающихся масс.

Таким образом, уравнение электромагнитного вращающегося момента.

(1.163)

Уравнение напряжения ДПТ имеет вид:

U=E_а+I_аR_а. (1.164)

Э.д.с., развиваемая при вращении ДПТ

E_а =С_еФ_δn. (1.165)

Поэтому можно записать

, (1.166)

Подставив E_а в уравнение напряжения получим частоту вращения ДПТ

, (1.167)

где – электромагнитная постоянная.

Угловая частота вращения двигателя постоянного тока

, (1.168)

где ,– механическая постоянная ДПТ.

Согласно выражению для электромагнитного момента М =С_мФ_δI_а выразим ток якоря через момент и подставим в выражение механической характеристики для угловой частоты вращения

. (1.169)

Выразим ток якоря I_а через момент и подставим в выражение механической характеристики для частоты вращения

Получим,

. (1.170)

а) б)

Рис. 1.70. Схема пуска двигателя параллельного возбуждения