§ 2. Двигатели постоянного тока

Механические характеристики и режимы работы

Двигателей постоянного тока с параллельным

Возбуждением

Момент, развиваемый двигателем постоянного тока, пропорционален току якоря и магнитному потоку Ф:

(9)

где k_M – коэффициент, зависящий от конструкции машины.

Для двигателей с параллельным возбуждением ток, протекающий в обмотке возбуждения, мал по сравнению с током якоря. Поэтому приближенно принимают, что общий ток, потребляемый двигателем из сети, пропорционален моменту на его. валу.

Скорость вращения двигателя постоянного тока определяется формулой

(10)

где U – напряжение питания двигателя в В;

r_я – сопротивление цепи обмотки якоря в Ом;

k_e – коэффициент, зависящий от конструкции двигателя.

Определив из выражения (9) ток якоря 1_Я и подставив его в формулу (10), получим уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока

(11)

При М = 0 получим формулу скорости вращения для идеального холостого хода

(12)

Если пренебречь незначительным размагничивающим действием потока реакции якоря, то магнитный поток двигателя с параллельным возбуждением можно считать постоянным. При этом условии уравнение механической характеристики двигателя с параллельным возбуждением оказывается линейным

(13)

где b – угловой коэффициент:

(14)

Удвигателей постоянного тока с последовательным и смешанным возбуждением магнитный поток изменяется с изменением тока якоря, что делает их механические характеристики нелинейными и мягкими. Такие двигатели редко используют в приводах литейных машин.

Естественная характеристика 1 двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением (рис. 10) вполне определяется точками М = 0, п= п₀ и М = М_Н , п = п_Н. Значение скорости вращения для идеального холостого хода устанавливается по номинальным (каталожным) величинам п, U, 1_Я и r_я без добавочных сопротивлений из формул (10) и (12).

Как для асинхронных двигателей, при п > п₀ момент на валу двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением становится отрицательным; двигатель переходит в режим рекуперативного торможения с отдачей энергии в сеть (части механических характеристик, лежащие во второй четверти).

Если сопротивление r_я цепи якоря увеличить с помощью реостата R1 (рис. 10), то согласно формуле (14) увеличится угловой коэффициент b и, следовательно, наклон механической характеристики. Таким образом, можно получить ряд искусственных характеристик 2…4. При введении сопротивления в цепь обмотки возбуждения двигателя его магнитный поток уменьшится, а скорость вращения возрастет (искусственные механические характеристики 5…8). Если изменить полярность подводимого к якорю двигателя напряжения, то изменится направление вращающего момента двигателя. Часть характеристики 9, лежащая в третьей четверти, соответствует двигательному режиму работы машины с измененным направлением вращения.

Величина допустимой кратковременной перегрузки двигателей постоянного тока ограничивается из-за значительного искрения под щетками. Коэффициент допустимой перегрузки двигателей постоянного тока общепромышленного назначения

.

Двигатели постоянного тока тяжелее и примерно втрое дороже асинхронных, их эксплуатация более сложная, а коэффициент полезного действия ниже. Кроме того, получение постоянного тока на машиностроительных заводах связано с определенными трудностями. В литейном производстве двигатели постоянного тока находят применение для приводов центробежных машин, так как позволяют бесступенчато регулировать их скорости вращения и производить разгон больших масс.