Вопрос 9 Объясните характеристики двигателя: характеристику холостого хода, рабочие характеристики,,,, механическуюи регулировочную.

Ответ 9.1Характеристика холостого ходапредставляет собой зависимость скорости вращения от тока возбуждения при постоянном номинальном напряжении и холостом ходе двигателя (Мн=0).

При холостом ходе когда падение напряжения в якоре Rя·Iя мало можно считать, что скорость вращенияn=1/Ф . Магнитный поток в зависимости от тока возбуждения изменяется по кривой намагничивания (близкой к параболе), то скорость вращенияn будет изменятся по кривой близкой к гиперболе (рис.54).

Ответ 9.2Рабочая характеристика-это зависимость скорости вращенияnот полезной мощности на валу двигателяР₂ при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения.

Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению

При постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения увеличение нагрузки на валу Р₂приводит ( в силу процесса саморегулирования) к увеличению тока якоря и скорость должна уменьшиться, однако из-за реакции якоря магнитный поток уменьшается . Второе обстоятельство приводит к возрастанию скорости. Поэтому обычно скорость вращения двигателя от нагрузки незначительно уменьшается (рис.55).

Ответ 9.3Рабочая характеристикаэто зависимость тока двигателяIд от полезной мощности на валу двигателяР₂ при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения.

Ток якоря двигателя , где- ток двигателя,- ток возбуждения двигателя.

С увеличением нагрузки ток якоря растет, растет и ток двигателя . Мощность на валу Р₂пропорциональна моменту М , а она в свою очередь пропорциональна току якоряI_Я. Поэтому зависимостьI_дот Р₂должна быть близкой к линейной (рис.56).

Ответ 9.4Рабочая характеристикаэто зависимость вращающего моментаМот полезной мощности на валу двигателяР₂ при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения.

Вращающий момент Мсвязан с полезной мощности на валу двигателяР₂ линейным соотношениемМ=ωР₂=2π/(60·n·Р₂). Поэтому зависимость должна быть линейной. Однако т.к. с увеличением нагрузки скорость вращения немного уменьшается , то для получения той же мощности на валу момент должен быть больше. Поэтому криваяс увеличением нагрузки немного отклониться от линейной вверх ( рис. 57)

Ответ 9.5Рабочая характеристикаэто зависимость скорости вращения от вращающего моментаМпри постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения. Ее называют механической характеристикой двигателя.

Скорость вращения и электромагнитный момент двигателя связаны уравнением механической характеристики: , поэтому зависимостьлинейная (рис.58):

***)Эту характеристику называют естественной. Если последовательно с якорной обмоткой включен регулировочный реостат c сопротивлением Rр, то мы получим искусственную механическую характеристику.

Если нагрузки на валу нет то М =0, при этом. Это скорость вращения двигателя в режиме холостого хода.

Изменение скорости вращения двигателя при увеличении нагрузки Мот 0 доМ_номобычно составляет 3÷8%. Поэтому естественную механическую характеристику можно считать жесткой.

Ответ 9.6:Регулировочная характеристика- это зависимость тока возбуждения от тока якоря при постоянном номинальном напряжении и постоянной скорости вращения .

Регулировочная характеристика показывает, как надо изменять ток возбуждения, для того что бы при изменении нагрузки (т.е. при изменении тока якоря I_Я) скорость вращенияn оставалась постоянной.

С увеличением нагрузки, ток якоря увеличивается, скорость вращения падает. Для увеличения скорости необходимо увеличить тяговый момент. Момент пропорционален магнитному потоку и току якоря. М=с_М·Ф·I_я . Увеличивая ток возбужденияI_Вмы увеличиваем магнитный поток Ф, а следовательно и тяговый момент, скорость ращения возрастает (рис. 59).

Рис. 59

Ответ 9.7зависимость КПД двигателя от мощности нагрузки на валу при постоянном номинальном напряжении и постоянной скорости вращения .

КПД двигателя η=Р₂/Р₁

где Р₁ =U·Iд электрическая мощность потребляемая двигателем из сети,Р₂– мощность на валу (полезная мощность).

,

где - суммарная мощность потерь;сумма потерь на возбуждение, магнитных и механических потерь, которые для двигателя параллельного возбуждения принимается постоянной и определяется из опыта холостого хода. КПД удобно записать в виде:

ΔР_В=U·I_Вмощность потерь в цепи обмоток возбуждения,

ΔР_Я=R_Я· I²_Я-мощность потерь в цепи якоря.

При малых нагрузках с увеличением нагрузки числитель растет быстрее знаменателя и КПД растет линейно, но по мере увеличения тока якоря, потери в цепи якоря растут квадратично току якоря ΔР_Я=R_Я· I²_Я . Это приводит к замедлению роста КПД (рис.60):