20. Пояснити форму статичної електромеханічної та механічної характеристик дпс з пз.

В загальному випадку рівняння електромеханічної характеристики двигуна співпадає з аналогічним рівнянням двигуна постійного струму з незалежним збудженням (2.6), але магнітний потік є функцією струму якоря Ф=f(I)

= – І. (2.57)

Для полегшення аналізу реальна крива намагнічування замінюється двома прямолінійними ділянками, рис.2.55.

Рис.2.55.

Для цього в початку координат проводиться дотична до перетинання з прямою, яка проходить на рівні потоку насичення Ф_нас паралельно осі абсцис. Точка перетину визначає струм межі І_м, який розділяє криву намагнічування на дві ділянки І та ІІ:

1) На першій ділянці при струмі двигуна менше струму межі ІІ_м магнітний потік пропорційний струму якоря

Ф = К_зІ , (2.58)

де К_з=tgкоефіцієнт кола збудження;

а на другій ділянці, коли І>І_м , магнітний потік незмінний і дорівнює потоку насичення

Ф = Ф_нас = const. (2.59)

Після підстановки у (2.57) виразу для потоку (2.58) отримується рівняння електромеханічної характеристики при роботі зі струмом якоря меншим за струм межі І І_м

= – І= – = . (2.60)

де a= ; b= .

Як видно з (2.60), рівняння електромеханічної характеристики представляє собою гіперболу з асимптотами: вісь ординат, тобто І=0, та пряма  = –b, рис.2.56. Жорсткість характеристики зростає із збільшенням навантаження і при незначних навантаженнях вона невелика.

Рис.2.56.

Електромеханічна характеристика не перетинає вісь ординат. Із зменшенням струму стрімко збільшується швидкість до недопустимих меж, тому двигун із послідовним збудженням запускається в роботу з обов’язковим навантаженням. Момент двигуна на першій ділянці дорівнює

M = cФ(І)І = сК_зІ² , (2.61)

тобто він пропорційний квадрату струму якоря. Механічна характеристика двигуна отримується з електромеханічної (2.60) з урахуванням виразу для струму, знайденого з (2.61) І =

= – . (2.62)

Механічна характеристика (2.62) також представляє собою гіперболу.

2) На другій ділянці магнітний потік дорівнює Ф_нас=const, тому електромеханічна та механічна характеристики, отримані з (2.57) та (2.61), мають вигляд

= – І (2.63)

(2.64)

як і для двигуна з незалежним збудженням, тобто представляють собою прямі.

Природна механічна та електромеханічна характеристики відповідають увімкненню двигуна на номінальну напругу U=U_н при відсутності додаткового електричного опору R_д у колі якоря.

21. Як побудувати природну електромеханічну характеристику дпс з пз?

Побудова природних механічної та електромеханічної характеристик здійснюється у наступній послідовності:

1. На осі абсцис задається ряд струмів І_i^* ;

2. За універсальними характеристиками знаходяться відповідні швидкості _і ^* та моменти М_і^* ;

3. За допомогою номінальних даних обчислюються швидкості, моменти та струми в абсолютних одиницях М_і = М_і^*·М_н , _і = _і^*·_н , І_і = І_і^*·І_н ;

4. За результатами попереднього пункту будуються природні механічна та електромеханічна характеристики  = f(M) та  = f(I).

Рис.2.65.

На основі природної характеристики за допомогою різних методів будуються штучні характеристики. Аналітичний метод ґрунтується на відношенні швидкостей на природній та штучній характеристиках. Для природної характеристики швидкість будь-якої точки дорівнює

_Пі = , (2.67)

де R_дв = R_я + R_оз – електричний опір двигуна, який приблизно можна знайти за паспортними даними .

Відповідно для штучної характеристики

_Ші = . (2.68)

Тоді відношення швидкостей на характеристиках визначається виразом

_Ші = _Пі . (2.69)

За допомогою формули (2.69) будується штучна характеристика при наявності додаткового опору R_д у колі двигуна. При цьому в чисельник підставляється номінальна напруга U_н. Для розрахунку штучної характеристики при зміні напруги живлення U у чисельник підставляється R_д=0.

22. Штучні статичні характеристики ДПС з ПЗ при R_дод = var

= – =

де a= ; b= .При увімкненні додаткового резистора R_д збільшується сумарний електричний опір кола двигуна R_я=R_я+R_оз+R_д і відповідно збільшується коефіцієнт характеристика b. При цьому момент короткого замикання (2.65) зменшується. Додатковий резистор R_д за умовами комутації змінюється ступенями шляхом закорочування відповідних секцій реостата контактами силових контакторів. Сімейство штучних механічних характеристик представлено на рис.2.58.

Рис.2.58.

Використовується також спосіб керування швидкістю за рахунок шунтування обмотки збудження додатковим резистором. Штучні механічні характеристики при цьому розташовуються вище природної.

23. Штучні статичні характеристики ДПС з ПЗ при U_я = var.

= – =

де a= ; b= .

При зміні напруги живлення коефіцієнт b характеристики залишається постійним, тому асимптоти механічних характеристик залишаються незмінними. Момент короткого замикання при зменшенні напруги також зменшується

М_кз = сК_зІ²_кз = сК_з(U/R_я)² (2.65)

Відповідні штучні механічні характеристики представлені на рис.2.57. Робочі точки на характеристиках визначаються перетином із характеристикою статичного моменту.

Рис.2.57.