Электромеханические и механические характеристики. Регулирование скорости двигателя

При анализе свойств ДПТ широко используют электромеханические w(I _я) и механические w(M) характеристики. Если к обмоткам двигателя подведены номинальные напряжения (U = U _н, U _в= U _вн) и отсутствуют дополнительные резисторы в его цепях (r _д=0, r _р=0), то двигатель имеет характеристики, называемые естественными характеристиками.

На естественных характеристиках находятся точки, соответствующие номинальному режиму работы ДПТ. Если же , , либо в цепи якоря , то механические характеристики, соответствующие этим условиям, называются искусственными. На этих характеристиках двигатель работает при пуске, торможении, реверсе и регулировании скорости вращения.

Преобразовав выражение (3) относительно скорости w, получим уравнение электромеханической характеристики w(I _я):

(9)

а с учетом формулы (1) – уравнение механической характеристики w(M):

(10)

При экспериментальных исследованиях измерения и количественные сопоставления часто удобнее проводить, оперируя частотой вращения n в об/мин вместо угловой скорости w в сек^-1. Тогда уравнение электромеханической характеристики записывают в виде

(11)

а уравнение механической характеристики в виде n (M)

(12)

причем конструктивные коэффициенты связаны соотношением k_E = 0.105 k_М = 0.105 k. Из соотношений (9), (10) или (11), (12) видно, что при неизменных U, Ф, r _я эти характеристики представляют собой прямые наклонные линии. Реально вследствие некоторого влияния тока якоря на результирующий поток двигателя (называемого реакцией якоря) эти характеристики несколько отличаются от прямых линий.

Режим работы двигателя при называют идеальным холостым ходом. Соответствующая этому режиму скорость идеального холостого хода определяется из (10)

, (13)

а частота вращения идеального холостого хода, соответственно, из (12)

(14)

В качестве примера естественная механическая характеристика показана на рис. 4 (характеристика 1). Как видно, некоторому значению момента на этой характеристике соответствует значение частоты вращения .

Из уравнений (9) - (12) следует, что частоту вращения или угловую скорость двигателя можно регулировать тремя способами:

а) изменением суммарного сопротивления цепи якоря;

б) изменением магнитного потока двигателя;

в) изменением напряжения источника питания, к которому подключен якорь двигателя.

Рис. 4. Естественная и искусственные механические характеристики

Для реализации первого способа регулирования в цепь якоря включают дополнительный резистор с сопротивлением (см. рис. 3). Уравнения искусственных электромеханической и механической характеристик для этого режима можно получить из уравнений (9), (10) или (11), (12) с учетом того, что суммарное сопротивление якорной цепи увеличится и будет равно . Различным значениям соответствуют различные искусственные характеристики, одна из возможных механических характеристик приведена на рис. 4 (характеристика 2). В частности, на характеристике 2 при некотором заданном моменте можно, например, получить частоту вращения .

Для реализации второго способа регулирования в лабораторной установке в цепь обмотки возбуждения ДПТ включен дополнительный регулировочный реостат , как показано на рис. 3. Изменением сопротивления этого реостата получают значения тока возбуждения . Примерный вид усредненной зависимости магнитного потока Ф от тока возбуждения показан на рис. 5.

Рис. 5. Зависимость потока от тока возбуждения

Как видно, на этой характеристике точка, соответствующая номинальному значению тока возбуждения и магнитного потока расположена в зоне наибольшей кривизны. Однако на большей части этой кривой в зоне между током и магнитным потоком наблюдается практически прямопропорциональная зависимость. Из соотношений (10), (12) следует, что при постоянной нагрузке (M = M _c = const) и w, и n находятся в сложной зависимости от магнитного потока. Анализ этих уравнений показывает, что в некотором диапазоне изменения значений магнитного потока Ф, его уменьшение приводит к увеличению скорости или частоты вращения. Именно этот диапазон изменения значений магнитного потока используют при их регулировании. При регулировании w или n этим методом выбирают .

Каждому значению магнитного потока соответствует своя искусственная механическая характеристика, одна из них представлена на рис. 4 (характеристика 3). В частности, можно установить такие значения и, соответственно, Ф, чтобы при некотором значении момента получить заданную частоту вращения двигателя .

Для регулирования w или n ДПТ изменением напряжения на зажимах якоря используют регулируемый источник напряжения . Каждому значению напряжения соответствует отдельная электромеханическая и механическая характеристики. Причем, если внутреннее сопротивление регулируемого источника напряжения достаточно мало, можно считать, что каждая из искусственных электромеханических и механических характеристик параллельна соответствующим естественным характеристикам. Одна из таких механических характеристик представлена на рис. 4 (характеристика 4). В частности, можно установить такое значение напряжения , что при некотором значении момента получим частоту вращения двигателя .

Date: 2015-05-05; view: 902; Нарушение авторских прав