11. Двигатели постоянного тока. Основные понятия. Уравнения равновесия эдс и моментов двигателя.

Уравнение ЭДС двигателя:

Уравнение моментов двигателя:

Мд – Мс = Мдин = J*dw/dt

Вопрос 12. Потери и кпд коллекторной машины постоянного тока. Зависимость кпд от нагрузки.

Классификация потерь мощности:

1. Переменные – зависящие от тока нагрузки и постоянные – независящие от тока нагрузки;

2. Основные – механические, потери в стали, меди обмотки, контактирующем слое щёток и добавочные. Механические потери: *в подшипниках , где - коэф.трения каения; F – сила давления; - диаметр окружности по центру ролика или шарика; - линейная скорость цапфы. *трение в щётках , где - удельное нажатие щётки; - сечение щётки; - окружная скорость коллектора. *от вентиляции , где - объём воздуха. В итоге получаем, механические потери мощности равны: .

Потери в стали (магнитные): *за счёт перемагничивания железа якоря магнитным полем; *за счёт пульсации магнитного потока вследствие зубчатого строения якоря.

Потери в меди (электрические): *в обмотке якоря , *в обмотке возбуждения , *в контакте «щётка-коллектор» .

Добавочные потери обусловлены вторичными факторами, от перемагничивания в обмотках наводится ЭДС и протекают токи.

КПД: суммарные потери в машине , *для генератора , , , *для двигателя η =, , при Р2=0 КПД=0.

КПД достигает максимума, когда потери от тока становятся равными потерям, не зависящим от тока. Максимальный КПД имеет место при нагрузке 70-8-% от номинальной.

Вопрос 13. Двигатели постоянного тока независимого и параллельного возбуждения. Рабочие характеристики. Их вид и анализ.

Схема включения:

В такой схеме обмотка возбуждения включается параллельно обмотке якоря. Из схемы видно, что если напряжение сети постоянное, ток возбуждения двигателя так же постоянен, а следовательно, если пренебречь реакцией якоря, постоянным является и основной магнитный поток.

Эксплуатационные свойства двигателя определяются его ра­бочими характеристиками, под которыми понимают зависимость частоты вращения, тока, вращающего момента и КПД от мощности на валу двигателя Р₂ при и .

Уравнения скоростной и механической характеристик:

n = U – Iя rя / CeФ

n = U / CeФ – Mrя / Ce Cm Ф²

Вопрос 14. Двигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения. Рабочие характеристики. Их вид и анализ.

Двигатель последовательного возбуждения.

В этой схеме обмотка возбуждения соединена последовательно с обмоткой якоря. Особенностью такого двигателя является то, что ток возбуждения является током нагрузки, и магнитный поток практически пропорционален току якоря. Ф = kIя, где k – коэфф. пропорциональности.

Рабочие характеристики:

Характеристики Iя,  подобны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением.

Уравнения скоростной и механической характеристики:

n = U / Ce k Iя – rя / Ce k

n = U / Ce - rя / Ce k

Двигатель смешанного возбуждения.

В таком двигателе имеются 2 обмотки: параллельная и последовательная. Характеристики такого двигателя занимают промежуточное положение между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения.

Скоростная и механическая характиристики:

,

n = U – M rя / Ce Cм (Ф1 ± Ф2)²

где и — потоки параллельной и последовательной обмоток возбуждения.

Знак плюс соответствует согласованному включению обмоток возбуждения (МДС обмоток складываются). В этом случае с увеличением нагрузки общий магнитный поток возрастает (за счет потока последовательной обмотки ), что ведет к умень­шению частоты вращения двигателя. При встречном включе­нии обмоток поток при увеличении нагрузки размагничивает машину (знак минус), что, наоборот, повышает частоту вращения.