2.8. Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения

Уравнения (2.16) – (2.18) остаются справедливыми. Так как ОВ включается последовательно с ОЯ (рис. 2.6), то . Для ненасыщенного магнитопровода . Тогда

. (2.25)

Если двигатель запускается без полезной нагрузки, т.е. М→ 0, то согласно формуле (2.25) → 0 и Ф→ 0. Следовательно, в соответствии с выражением (2.18) n → ∞. Эту ситуацию можно пояснить тем, что в выражении (2.18) вычитаемое стремится к нулю и при U=const n→ ∞, т.е. начальный участок механической характеристики такого двигателя представляет собой гиперболу с асимптотой, совпадающей с осью ординат. При М→ 0 получаем, так называемый, режим «разноса двигателя». Это значит, что двигатели последовательного возбуждения нельзя запускать с нагрузкой менее 25% от номинальной. Микродвигатели, имеющие повышенные потери холостого хода, включают без нагрузки.

2.9. Способы регулирования частоты вращения якоря

Из анализа механической характеристики двигателя следует, что наиболее эффективным способом регулирования оборотов является изменение напряжения питания. Кроме того, можно изменять добавочное сопротивление в цепи якоря или поток Ф обмотки возбуждения ( рис.2.11). В современной технике регулирование напряжения на якоре осуществляется с помощью управляемых выпрямителей (УВ) или широтно-импульсных преобразователей напряжения (ШИП).

В УВ напряжение регулируется фазой включения тиристоров, в ШИП – скважностью импульсов напряжения частотой 4 10 кГц.

Рис. 2.11

2.10. Переходные процессы при пуске двигателя

При пуске двигателя напряжение U на якоре изменяется скачком. Известно, что любой переходный процесс можно описать дифференциальным уравнением, которое для цепи якоря имеет вид

(2.26)

При t = 0 U = 0, при t = U=const.

Для двигателя независимого (параллельного) возбуждения электромагнитный момент равен

. (2.27) I , (2.28) где .

При холостом ходе , (2.29)

где J - момент инерции якоря. Тогда . (2.30)

Подставляя (2.28) и (2.30) в (2.26), получим после некоторых преобразований

, (2.31)

. (2.32)

где - электромеханическая постоянная времени двигателя,

- электромагнитная постоянная времени якоря двигателя, .

Решение уравнения (2.32) имеет вид

, где .

Окончательно .

Возможный характер изменения угловой скорости двигателя при пуске изображен на рисунке 2.12.

Рис. 2.12

Перейдем к операторной форме дифференциального уравнения (2.32)

, (2.33),

из которого получим передаточную функцию ДПТ , где , .

Корни характеристического уравнения - . (2.34)

Если → 0, то из (2.33) . (2.35).

Тогда . (2.36)

Так как и , то . (2.37)

Если пренебречь, т.е. считать, что время переходных процессов разгона и торможения двигателя много меньше времени отработки задания, т.е. 0, то . Следовательно в этом случае двигатель, относительно угла поворота, является интегрирующим звеном системы управления.