2.4. Основные характеристики двигателей

2.4.1. Рабочие характеристики

Основными характеристиками двигателей постоянного тока являются рабочие и механические характеристики.

Двигатели параллельного и независимого возбуждения

Р

Р

абочими характеристиками называются зависимости: n, I_a, M, P₁ и η(P₂) при U=U_н=const, . Схема при работе двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 2.27, но R_п=0, R_р=const и отрегулирован так чтобы при P₂=P_н и n=n_н. Вид рабочих характеристик приведен на рис. 2.29.

Зависимость M(P₂) объясняется так: M=M₀+M₂, M₂=P₂/Ω. Зависимость I_a(P₂) практически линейна, так как I_a=M/C_м·Ф. С увеличением P₂ растет и P₁. Скоростная характеристика n(P₂) объясняется так:

U=E_a+R_a·I_a; U=C_e·n·Ф+R_a·I_a или . (2.27)

Из (2.27) следует, что с увеличением P₂ на частоту вращения оказывают влияние два фактора, а именно: увеличение падения напряжения R_a·I_a, что приводит к уменьшению n, и влияние реакции якоря. При щетках, установленных на геометрической нейтрали, если магнитная цепь насыщена, поперечная реакция размагничивает машину, что приводит к уменьшению Ф и росту n. Обычно влияние первого фактора преобладает и с ростом P₂ частота вращения несколько уменьшается. Это можно оценить, как

.

Слабая зависимость n от нагрузки является основной особенностью двигателей параллельного и независимого возбуждения. Поэтому скоростную характеристику в данном случае часто называют „жесткой”.

Зависимость КПД от нагрузки η(P₂) имеет характерный для всех электрических машин вид. В начале она быстро растет; при P₂ ≈ 0,5·P_н достигает максимальной величины, а затем медленно уменьшается. КПД в машинах постоянного тока достаточно велик и равен η_н = 0,750,96. Большие значения относятся к мощным машинам.

Двигатели последовательного возбуждения

Схема включения двигателя представлена на рис. 2.30. В таком двигателе I=I_a=i_в. Рабочими характеристиками называются зависимости: n, I_a, M, P₁ и (P₂) при U=U_н=const.

Зависимости I_a, P₁ и (P₂) мало изменяются для двигателей с различ-ными схемами возбужде-ния. Отличаются только n(P₂) и M(P₂). Скорост-ная характеристика в соответствии с (2.27) имеет вид, приведенный на рис. 2.31. Так как i_в=I_a, то главное влияние оказывает изменение магнитного потока, тогда как R_a·I_a и размагничивающее влияние реакции якоря являются факторами второго порядка. Если магнитная цепь ненасыщенна, то I_a=Ф, в этом случае n(P₂) является гиперболой. Такая скоростная характеристика называется „мягкой”. При уменьшении нагрузки n сильно увеличивается. При холостом ходе I_a и Ф становятся очень малыми, а n сильно увеличивается. Двигатель „идет в разнос”. Поэтому работа двигателей последовательного возбуждения при холостом ходе и небольших нагрузках недопустима.

Электромагнитный момент двигателя M = C_м·I_a·Ф. Если магнитная цепь не насыщена, то M = I_a², и кривая M(P₂) имеет вид параболы (см. рис. 2.31).

Рассмотренные характеристики наиболее пригодны для использования таких двигателей на транспорте и в подъемно-транспортных установках. Здесь важно, чтобы двигатель развивал максимально возможный момент при трогании с места и малых скоростях.

Двигатели смешанного возбуждения

Двигатель имеет две обмотки возбуждения: параллельную (ОВ1) и последовательную (ОВ2). Схема двигателя представлена на рис. 2.32. Возможно два способа включения обмотки возбуждения.

Согласное включение (потоки складываются)

. (2.28)

В этом случае скоростная характеристика двигателя смешанного возбуждения (1) занимает среднее поло-жение между характери-стиками параллельного (2) и последовательного (3) воз-буждения (см.рис. 2.33).

Встречное включение небольшой последова-тельной обмотки даёт возможность получить постоянную частоту вращения вне зависимости от нагрузки на валу (4). В этом случае последовательная обмотка при пуске замыкается накоротко, чтобы не уменьшать основной магнитный поток.