Механические и скоростные характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения

 

Механические характеристики предназначены для исследования и анализа совместной работы электродвигателя и рабочего механизма; скоростные – для исследования токов электродвигателя при его загрузке. Эти характеристики взаимосвязаны, так как электромагнитный момент электрической машины определяется ее током и магнитным потоком.

Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения имеет вид, приведенный на рис.2.4,

 

 

Рис.2.4. Схема включения электродвигателя постоянного тока

независимого возбуждения

 

где

ДП – обмотка дополнительных полюсов;

КО – компенсационная обмотка;

Rдп, Rко – активные сопротивления обмотки добавочных полюсов и

компенсационной соответственно;

Rдоб – добавочное сопротивление якорной цепи;

Rя – активное сопротивление обмотки якоря;

Rов, Rвд – активные сопротивления обмотки возбуждения и

добавочного в цепи возбуждения соответственно;

Uс, Е – напряжение питания и ЭДС электродвигателя соответственно;

Uв – напряжение питания обмотки возбуждения;

Iя, Iв – токи якоря и возбуждения соответственно.

Если существует необходимость включения в якорную цепь двигателя добавочного сопротивления, то для электроприводов малой мощности используются резисторы со скользящими контактами, позволяющие реализовать плавное изменение активного сопротивления. В приводах средней и большой мощности используются шунтирующие контакторы, при помощи которых осуществляется дискретное изменение активного сопротивления якорной цепи.

В связи с тем, что мощность цепи возбуждения сравнительно невелика (3 – 5% от мощности электродвигателя), здесь возможно применение резисторов со скользящими контактами в приводах практически любой мощности.

В установившемся режиме двигатель независимого возбуждения (рис.1.4) описывается следующими уравнениями:

 

Uс = Е + Iя Rяц, (2.6)

Uв = Iв Rв, (2.7)

 

где Rяц = Rя + Rдп+ Rко + Rдоб – активное сопротивление якорной цепи;

Rв = Rов+ Rвд – активное сопротивление цепи возбуждения.

 

Е = (р N / 2 p а) Ф w = К Ф w, (2.8)

 

где N, а – число активных проводников и параллельных ветвей обмотки якоря соответственно;

Ф – магнитный поток возбуждения, Вб;

К = р N / 2 p а – конструктивная постоянная электродвигателя.

Если скорость электродвигателя приведена во внесистемных единицах n[об/мин], то угловая частота вращения определяется как

 

w = 2 p n / 6о. (2.9)

 

Из (2.6) получаем уравнение скоростной характеристики:

 

w = Uс / КФ – Rяц Iя /КФ. (2.10)

 

Известно, что электромагнитный момент электродвигателя равен

 

М = КФ Iя. (2.11)

Подставим в (2.10) вместо тока якоря его значение из (2.11) и получим уравнение механической характеристики электродвигателя:

w = Uс / КФ – Rяц М / (КФ)². (2.12)

 

Построенные в соответствии с (2.10) и (2.12) скоростная (а) и механическая (б) характеристики двигателя независимого возбуждения приведены на рис.2.5.

 

 

а) б)

 

Рис. 2.5. Скоростная и механическая характеристики двигателя

независимого возбуждения