Рабочие характеристики

Рабочие характеристики ДПТ параллельного возбуждения малой мощности приведены на рис. 5.8.

Рис. 5.8

Рабочие характеристики двигателя представляют собой зависимости скорости вращения n, потребляемого тока I и мощности P₁, момента на валу двигателя M, коэффициента полезного действия η от полезной мощности P₂ при неизменном значении напряжения питания U_н = const, тока обмотки возбуждения I_вн=const и отсутствии добавочного сопротивления в якорной цепи R_{д я} = 0. Они дают возможность судить об эксплуатационных свойствах двигателей и определять наиболее экономичные их режимы работы в условиях производства.

Механическая характеристика двигателя постоянного тока

Механическими характеристиками двигателя называются зависимости установившейся частоты вращения от момента на валу двигателя – n=f₁(M) или ω=f₂(M).

Характеристики называют естественными, если они получены при номинальных условиях питания (при номинальном напряжении), номинальном возбуждении и отсутствии добавочных сопротивлений в цепи якоря.

Характеристики двигателя называются искусственными при изменении любого из перечисленных выше факторов.

Подставим в уравнение ,выражения для определения тока и ЭДС ДПТ

Е_я = С_ЕnФ,

Механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением имеет вид:

,

где R_яц = R_я + R_доб – полное сопротивление цепи якоря, Ом;

R_Я – сопротивление обмотки якоря, Ом;

R_доб – добавочное сопротивление в цепи якоря, Ом.

Анализируя выражение для построения механической характеристики, видим, что математически это уравнения прямой линии, пересекающей ось скоростей в точке n₀, где

n₀ = U/(·Ф) – скорость холостого хода.

где P_н – номинальная мощность двигателя, Вт;

ω_н – номинальная частота вращения, рад/сек.

Естественная механическая характеристика показана на рис. 5.9.

Для построения естественной механической характеристики (ЕМХ) необходимо найти две точки.

Одна из них определяется из паспортных данных двигателя для номинальных значений n_н и М_н:

М_н = P_н/ω_н , ω_н = π·n_н/30 = 0,105·n_н,

где P_н – номинальная мощность двигателя, Вт;

ω_н – номинальная частота вращения, рад/сек .

Вторая точка соответствует идеальному холостому ходу, когда I = 0 и М=0.

Скорость холостого хода можно найти из следующего уравнения при подстановке паспортных данных двигателя:

.

Регулирование скорости вращения дпт

Существует три основных способа регулирования частоты вращения машин постоянного тока: реостатное регулирование, регулирование изменением магнитного потока, регулирование изменением напряжения сети.

Реостатное регулирование частоты вращения осуществляется путем введения в цепь якоря дополнительных активных сопротивлений – резисторов, т.е. R_яц = (R_я + R_доб) = var при U = U_н, Ф = Ф_н. Как видно из уравнения механической характеристики

при изменении величины добавочного сопротивления R_доб в цепи якоря скорость идеального холостого хода n₀ остается постоянной изменяется лишь жесткость характеристики.

Искусственные механические характеристики (ИМХ) при введении добавочного сопротивления в цепь ротора двигателя постоянного тока независимого возбуждения показаны на рис. 5.10.

Регулирование частоты вращения при изменении магнитного потока осуществляется преимущественно за счет ослабления магнитного потока Ф возбуждения двигателя, т.е. за счет уменьшения тока возбуждения i_в.

При уменьшении магнитного потока обычно соблюдаются условия: U = U_н; R_дя= 0. В этом случае для скорости идеального холостого хода имеем

, тогда ,

где - скорость холостого хода для искусственной механической характеристики;

- скорость холостого хода для естественной механической характеристики.

Искусственные механические характеристики при уменьшении магнитного потока представлены на рис. 5.11.

Для регулирования частоты вращения двигателя постоянного токанезависимого возбуждения изменением питающего напряжения необходимы регулируемые источники напряжения.

Из уравнения механической характеристики видно, что с регулированием напряжения связано изменение скорости идеального холостого хода n₀ = U_н/(·Ф_н) при сохранении жесткости характеристик. Это позволяет существенно расширить диапазон регулирования. Регулирование частоты вращения идет, как правило, вниз от основной характеристики.Искусственные характеристики при изменении (уменьшении) напряжения будут иметь вид прямых. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при изменении напряжения питания показаны на рис. 5. 12.

20