Электрические машины

21

где М с — статический момент нагрузки на валу,

М j — динамический (ускоряющий, или замедляющий) мо-

мент,

J — момент инерции на валу двигателя кг м2 . Если J const, то

Выражения (2.9), (2.13), (2.14), и (2.16) позволяют для условия Ф const, J const составить структурную схему замещения двигателя.

Рис. 2.7

22

В установившихся режимах, когда р=0, будем иметь следующие статические характеристики двигателя:

а) скоростную f Iя

Характеристики (2.17) и (2.18) чрезвычайно важны для анализа режимов работы двигателя (пуск, тормозные режимы, регулирование скорости, определение мощности, потерь энергии и др.), поэтому формулы их обведены для выделения из текста.

В зависимости от значений параметров U, Kш, Rп, Ф характеристик по выражениям (2.17) и (2.18) может быть большое множество. Для сравнительной их оценки требуется одна из них — базовая. В электромеханике базовой механической или скоростной характеристикой ДПТ НВ считают ту, которая получается при номинальных значениях питающего напряжения U Uн и потока возбуждения Ф Фн с одновременным отсутствием добавочных

23

ить эти характеристики в относительных единицах:

рактеристики относительно естественной при изменениях параметров U, Ф , Rn, Rш каждого в отдельности.

Механические характеристики ДПТ НВ для различных напряжений якоря

Здесь U Uн const, Ф = 1, Rn= 0, Rш= , Kш 1. Важно,

что М I , поэтому механические и скоростные характеристики в относительных единицах совпадают. Выражения (2.17) и (2.18) при оговоренных выше условиях получают вид:

а) для физических величин

б) для относительных величин

U

Uн М I Rця ,

24

где Rця Rця Iн Uн .

Как видно, при U var скорость холостого хода

меняется пропорционально напряжению якоря, а наклон характеристик

остается неизменным и таким же, как у характеристик при U Uн. Все искусственные механические и скоростные характеристики при различных напряжениях якоря U Uн const проходят параллельно — рис. 2.8.

Рис. 2.8

При плавном изменении напряжения якоря таких характеристик будет бесконечно много, что обеспечит эффективное регулирование скорости двигателя как под нагрузкой, так и без нее (на холостом ходу). Неизменность потерь мощности при одинаковом токе в якоре

25

Pя I2 Rця

характеризует регулирование скорости напряжением якоря как энергетически выгодное.

27

Плавно уменьшая магнитный поток от его номинальной величины можно плавно регулировать скорость двигателя на холостом ходу и под нагрузкой в сторону ее увеличения над значениями на естественной характеристике. Дополнительных потерь мощности в цепи якоря изменение Ф не дает, так как при I const имеем

P I 2 Rя const . Однако, условия коммутации на коллекторе (не должно быть искрения) и допустимой механической прочности от центробежных моментов не разрешают увеличивать номинальную скорость ДПТ более чем в 2 раза (для спецдвигателей в 3 раза). При этом момент нагрузки на валу двигателя должен уменьшаться, удовлетворяя требованию

М с М н Ф ,

иначе ток якоря превысит номинальное значение, что приведет к перегреву обмотки якоря.

Скорость двигателя при постоянном моменте нагрузки Мc const, может меняться прямопропорционально потоку Ф, что очевидно из характеристик f M на рис. 2.9, а, расположенных правее области их пересечения. Такое регулирование не используется, так как возможно лишь при нагрузках, намного превышающих допустимые номинальные значения.

На практике искусственные механические характеристики ДПТ НВ с неноминальным магнитным потоком используют для регулирования скорости станков при чистовой обработке поверхностей деталей, скорости подъемных механизмов при подъеме легких грузов и других случаях, когда можно работать с постоянной мощ-

ностью Pc c M c const .

Механические характеристики ДПТ НВ при добавочном последовательном сопротивлении в цепи якоря

Выражения, описывающие указанные характеристики имеют

вид:

28

Общий вид таких характеристик в относительных единицах показан на рис. 2.10, б. Их называют реостатными. Схема реостатного регулирования ДПТ НВ показана на рис. 2.10, а. В ней должны выполняться условия U Uн, Ф Фн , Rш (отсутствует). Механические и скоростные характеристики совпадают, так как М I .

Рис. 2.10

Реостатные механические характеристики обладают следующими свойствами.

1. Скорость холостого хода не зависит от величины Rn

( o Uн , о 1).

с

2. Обеспечивается хорошая возможность ограничивать пусковой ток, если это нельзя сделать за счет напряжения якоря:

Inд Uн .

Rя Rп