Х

Рисунок 3.5 – Механические

Характеристики двигателя параллельного возбуждения

арактеристика КПД η=f(I_a) снимается при U=U_н, r_в=const, Σr=const и имеет типичный для электродвигателей вид (характеристика 7 на рисуноке 3.4). КПД быстро растет при увеличении нагрузки от холостого хода до 0,25Р_н , достигает максимального значения при Р=(0,5...0,75)Р_н, а затем до Р=Р_н остается почти неизменным. Обычно в двигателях малой мощности η=0,75...0,85, а в двигателях средней и большой мощности η=0,85...0,94.

Механическая характеристика представляет зависимость n=f(M) при U=U_н, I_в=const и Σr=const. Аналитическое выражение для механической характеристики можно получить из уравнения ЭДС электродвигателя

(3.9)

(3.10)

Определив ток I_а из выражения М = с_еI_aФ и подставив это значение тока в (3.10), получим

(3.11)

Если пренебречь реакцией якоря и считать, что поток Ф не изменяется, то механические характеристики электродвигателя параллельного возбуждения можно представить в виде прямых (рисунок 3.5), наклон которых зависит от величины сопротивления R_рг включенного в цепь якоря. При R_рг=0 характеристика называется естественной.

Следует помнить, что при обрыве цепи возбуждения I_в=0 обороты двигателя n→∞, т.е. двигатель идет "вразнос", поэтому его необходимо немедленно отключить от сети.

3.3. Характеристики двигателей последовательного

возбуждения

В

Рисунок 3.6 – Схема

Электродвигателя последовательного возбуждения

двигателе последовательного возбуждения, который иногда называют сериесным, обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря (рисунок 3.6). Для такого двигателя справедливо равенство I_в=I_a=I, следовательно, его магнитный поток Ф зависит от нагрузки Ф=f(I_a). В этом главная особенность двигателя последовательного возбуждения и она определяет его свойства.

С

Рисунок 3.7 – Скоростные

Характеристики двигателя последовательного возбуждения

коростная характеристика представляет зависимость n=f(I_a) при U=U_н. Она не может быть точно выражена аналитически во всем диапазоне изменения нагрузки от холостого хода до номинальной из-за отсутствия прямой пропорциональной зависимости между I_a и Ф. Приняв допущение Ф=кI_a, запишем аналитическую зависимость скоростной характеристики в виде

(3.12)

Как видно, это уравнение гиперболы.

При увеличении тока нагрузки гиперболический характер скоростной характеристики нарушается и приближается к линейному, так как при насыщении магнитной цепи машины с увеличением тока I_a магнитный поток остается практически постоянным (рисунок 3.7). Крутизна характеристики зависит от величины Σr.

Таким образом, скорость сериесного двигателя резко изменяется с изменением нагрузки и такая характеристика называется "мягкой".

При малых нагрузках (до 0,25 I_н) скорость двигателя после­довательного возбуждения может возрасти до опасных пределов (двигатель идет "вразнос"), поэтому работа таких двигателей на холостом ходу не допускается.

Моментная характеристика - это зависимость M=f(I_a) при U=U_н. Если предположить, что магнитная цепь ненасыщена, то Ф=кI_a и, следовательно , имеем

М

Рисунок 3.8 – Моментная

характеристика двигателя

последовательного

возбуждения

=с_мI_aФ=с_мк I_a² . (3.13)

Это уравнение квадратичной параболы.

К

Рисунок 3.9 – Механические

характеристики двигателя

последовательного возбуждения

ривая моментной характе­ристики изображена на рисунке 3.8. По мере увеличения тока I_a магнитная система двигателя насыщается, и характеристика постепенно приближается к прямой. Таким образом, электродвигатель последовательного возбуждения развивает момент, пропорциональный I_a², что и определяет главное его преимущество. Так как при пуске I_a=(1,5..2)I_н, то двигатель последовательного возбуждения развивает значительно больший пусковой момент по сравнению с двигателями параллельного возбуждения, поэтому он широко используется в условиях тяжелых пусков и при возможных перегрузках.

Механическая характеристика представляет собой зависимость n=f(M) при U=U_н. Аналитическое выражение этой характеристики может быть получено только в частном случае, когда магнитная цепь машины ненасыщенна и поток Ф пропорционален току якоря I_a. Тогда можно записать

. (3.14)

Решая совместно уравнения (3.13) и (3.14), получаем

, (3.15)

т.е. механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения, также как и скоростная, имеет гиперболический характер (рисунок 3.9).

Характеристика КПД двигателя последовательного возбуждения имеет обычный для электродвигателей вид (рисунок 3.4).