Двигатели постоянного тока Уравнение напряжения для якорной цепи двигателя, работающего с постоянной частотой вращения - мощность в цепи обмотки якоря - мощность электрических потерь в цепи якоря - электромагнитная мощность двигателя - уравнение мощностей Подставим в уравнение напряжений и выразим n
Пуск двигателя постоянного тока Из уравнения напряжений В начальный момент пуска n = 0 Е а = 0 и В цепь якоря включают пусковой реостат r пр Я1 Я2 Ш1 Ш2 r пр r рг М
Двигатель параллельного возбуждения Я1 Я2 Ш1 Ш2 r пр r рг М А А V Рабочие характеристики: зависимости от полезной мощности - частоты вращения - полезного момента - тока якоря при U = const и I в = const - вращающего момента Характерная особенность этого двигателя: ток в обмотке возбуждения не зависит от нагрузки. n P 2 n 0 0 P ном n ном 1 2 Скоростная характеристика
Двигатель параллельного возбуждения Зависимость полезного момента от полезной мощности М P 2 0 P ном М 2 ном М 2 М Вращающий момент Ток якоря При Ф = const график совпадает с графиком т. к. I a Механическая характеристика подставим n ном n М n 0 0 М ном n
Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения Регулировать частоту вращения можно: 1) изменением сопротивления в цепи якоря; 2) изменением основного магнитного потока Ф ; 3) изменением напряжения в цепи якоря. 1) Введение дополнительного сопротивления в цепь якоря n ном n М n 0 0 М ном n r д = 0 r д ≠ 0 r д1 > r д n 0 =const, n
Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения 2) Изменение основного магнитного потока Ф При ослаблении Ф n 0 , n М n n 0 0 М ном Ф н Ф < Ф н 3) Изменение напряжения в цепи якоря U При снижении U n 0 , n =const n ном n М n 0 0 М ном n U н U< U н
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Я1 Я2 С1 С2 А V М В этом двигателе обмотка возбуждения включена последовательно в цепь якоря, поэтому магнитный поток Ф в нем зависит от тока нагрузки I = I а = I в I = I а = I в При небольших нагрузках магнитная система машины не насыщена и зависимость магнитного потока от тока нагрузки прямо пропорциональна: В этом случае электромагнитный момент: А частота вращения:
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Таким образом, вращающий момент двигателя последовательного возбуждения при ненасыщенном состоянии магнитной системы пропорционален квадрату тока, а частота вращения обратно пропорциональна току нагрузки. I М, n n ном 0 I ном n М ном М 0,25 I ном n 0 Рабочие характеристики ДПТ последовательного возбуждения: и При больших нагрузках ( I > I ном ) наступает насыщение магнитной системы. При этом магнитный поток при дальнейшем изменении нагрузки не изменяется ( Ф - const ) и характе - ристики приобретают почти прямо - линейный характер. При уменьшении нагрузки частота вращения резко увеличивается, и при токе нагрузки менее 0,25 I ном частота вращения может достичь опасных пределов (двигатель «уйдет в разнос» ). Характеристика - «мягкая», т.е. частота вращения значи-тельно изменяется при изменении нагрузки.
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Механическая характеристика М n 0 М ном n 1 1 n 2 2 1 – естественная; 2 – искусственная. Резко падающие механические характеристики обеспечивают двигателю последовательного возбуждения устойчивую работу при любой механической нагрузке Свойство этих двигателей разви-вать большой вращающий момент, пропорциональный квадрату тока нагрузки, имеет важное значение при пуске и перегрузках. Это свойство обусловливает их широкое применение в качестве тяговых двигателей на транспорте, в качестве крановых двигателей в подъемных установках и других случаях электропривода с тяжелыми условиями пуска и сочетания значительных нагрузок на вал с малой частотой вращения.
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения Регулирование частоты вращения : 2) изменением магнитного потока обмотки возбуждения; 1) изменением напряжения. Я1 Я2 С1 С2 М R рг 1.а – включением в цепь якоря регулировочного реостата R рг М n 0 М ном n 1 без реостата R рг n 2 с реостатом R рг С увеличением реостата R рг уменьшается напряжение на двигателе и, следовательно, снижается частота вращения. Этот способ применяется только в двигателях небольшой мощности из-за больших потерь энергии в реостате R рг.
Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения 1.в – при совместной работе нескольких однотипных двигателей частоту вращения можно регулировать изменением схемы их включения : – при параллельном включении двигателей каждый из них работает под полным напряжением сети; – при последовательном включении двух двигателей на каждый двигатель приходится половина напряжения сети. Этот способ регулирования частоты вращения применяется, например, в электровозах, где установлено несколько одинаковых тяговых двигателей. 1.б – частоту вращения можно регулировать изменением напряжения U, подводимого к двигателю, посредством источника питания с регулируемым напряжением. М n 0 М ном n 1 U ном 0,6 U ном n 2 0,4 U ном n 3 При уменьшении напряжения U на двигателе, его механические характеристики смещаются вниз не меняя своей кривизны.
Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения 2. Регулировать частоту вращения изменением магнитного потока можно тремя способами: - шунтированием обмотки возбуждения реостатом; - секционированием обмотки возбуждения; - шунтированием обмотки якоря. 2.а – шунтирование обмотки возбуждения реостатом R ш1 и уменьшение сопротивления этого реостата ведет к снижению тока возбуждения I в = I а – I ш и, следовательно, к росту частоты вращения Я1 Я2 С1 С2 М R ш11 I а I в I ш М n 0 М ном полное возбуждение n 1 ослабление возбуждения n 2 Этот способ экономичнее предыдущего и применяется чаще и оценивается коэффициентом ослабления поля Резистор R ш выбирается таким, чтобы < 50%.
Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения 2.б – при секционировании обмотки возбуждения отключение части витков обмотки сопровождается ростом частоты вращения. Я1 Я2 С1 С2 М 2.в – при шунтировании обмотки якоря реостатом R ш2 увеличивается ток возбуждения I в = I а + I ш, что приводит к снижению частоты вращения. Я1 Я2 С1 С2 М R ш2 I а I в I ш Этот способ регулирования, хотя и обеспечивает глубокую регулировку частоты вращения (вплоть до остановки), но он неэкономичен (из-за значительных потерь в реостате R ш2 ) и применяется редко.
