Вопрос 6. Какими способами можно регулировать частоту вращения двигателя параллельного возбуждения и каковы преимущества и недостатки каждого из них?

Ответ 6

Частота вращения двигателя параллельного возбуждения определяется по выражению:

,

из которого видно, что регулировать частоту вращения ротора можно тремя способами:

а) изменяя подводимое напряжение U,

б) изменяя сопротивление в цепи якоря (Rя + Rр)

в) изменяя величину магнитного потока полюсов.

Графики зависимости частоты вращения n от указанных параметров приведены на рис6.1 а,б,в соответственно.

Вопрос 7 .Объясните процесс саморегулирования двигателя.

Ответ 7 .Саморегулированием двигателя называется способность реагировать на изменение нагрузки на валу так что бы нарушенное равенство моментов вновь восстановилось.

При работе двигателя в установившемся режиме момент вращения равен тормозному моменту: М=Мт.

Если нагрузка на валу увеличится ( т.е. увеличился Мт), скорость вращения несколько уменьшится. Это приведет к уменьшению противо-ЭДС и соответственно к увеличению тока якоря. Увеличение тока якоря увеличивает вращательный момент М. Это будет происходить до тех пор пока моменты тяги и сопротивления вновь не сравняются. В случае уменьшения нагрузки на валу( т.е. уменьшился Мт). Процесс будет происходить в обратном порядке. Уменьшение нагрузки на валу ведет к увеличению скорости вращения, что ведет к увеличению противо-ЭДС и уменьшению тока якоря, что в свою очередь приводит к уменьшению момента тяги М. Это будет происходить до тех пор, пока моменты тяги и сопротивления вновь не сравняются.

Вопрос 8 . Как производится реверсирование двигателя?

***)Реверс- изменение направления вращения

Ответ 8 Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление тока в обмотке якоря или в обмотке возбуждения путем переключения концов обмоток. Одновременное изменение полярностей не изменяет направление вращения.

***) Нельзя разрывать цепь обмотки возбуждения работающего двигателя это может привести (при малых нагрузках) к большим оборотам, а при больших нагрузках к большому току якоря из-за уменьшения противоЭДС . Оба обстоятельства могут привести к аварии.

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

Ответ 9.1 Характеристика холостого хода представляет 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 вращения n=1/Ф . Магнитный поток в зависимости от тока возбуждения изменяется по кривой намагничивания (близкой к параболе), то скорость вращения n будет изменятся по кривой близкой к гиперболе ( рис.9.1).

Ответ 9.2 Рабочая характеристика -это зависимость скорости вращения n от полезной мощности на валу двигателя Р₂ 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 Р₂ приводит ( в силу процесса саморегулирования) к увеличению токая 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 (рис9.2).

Ответ 9.3 Рабочая характеристика это зависимость тока двигателя Iд от полезной мощности на валу двигателя Р₂ 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 Р2 пропорциональна моменту М , а она в свою очередь пропорциональна току якоря I_Я . Поэтому зависимость Iд отР₂ должна быть близкой к линейной (рис 9.3).

Ответ 9.4 Рабочая характеристика это зависимость вращающего момента М от полезной мощности на валу двигателя Р₂ при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения.

Вращающий момент М связан с полезной мощности на валу двигателя Р₂ линейным соотношением М= 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 кривая с увеличением нагрузки немного отклониться от линейной вверх ( рис 9.4)

Ответ 9.5 Рабочая характеристика это зависимость скорости вращения от вращающего момента М при постоянном номинальном напряжении и постоянном токе возбуждения. Ее называют механической характеристикой двигателя.

Скорость вращения и электромагнитный момент двигателя связаны уравнением механической характеристики соотношением: , поэтому зависимость линейная (рис 9.5) :

***)Эту характеристику называют естественной. Если в 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 М от 0 до М_ном обычно составляет 3÷8%. Поэтому естественную механическую храктеристику 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 вращения n оставалась постоянной.

С увеличением нагрузки, тока 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 возбуждения I_В мы увеличиваем магнитный поток Ф, а следовательно и тяговый момент, скорость ращения возрастает(рис 9.6).

Ответ 9.7 зависимость 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_В мощность 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 9.7):