3.2 Механическая и электромеханическая характеристики

Механическая характеристика выражает зависимость ω = f(M) при U= =const и R_B = const.

Уравнение этой характеристики можно получить из уравнения (3.1) для установившегося режима, когда di/dt=0 и dω/dt=0:

(3.4)

где М₀ - момент холостого хода, Н·м;

М₂ - полезный момент, Н·м.

Из уравнения (3.4) следует:

. (3.5)

Следовательно, как видно из уравнения (3.5) при постоянном значении потока Ф=const механическая характеристика представляет собой прямую линию. При учёте реакции якоря, магнитный поток изменяется, и уравнение механической характеристики описывается уравнением вида:

(3.6)

Из уравнения (3.6) видно, что с увеличением нагрузки магнитный поток уменьшается (-Ф) и механическая характеристика принимает вид возрастающей кривой 2, как на рисунке 3.3. Устойчивой характеристике соответствует кривая 1, что обеспечивается использованием последовательной небольшой дополнительной обмотки возбуждения, включенной согласно с основной обмоткой возбуждения.

Электромеханическая характеристика  = f(I_Я) выводится из уравнения (3.5):

. (3.7)

В связи с тем, что в двигателях с параллельным возбуждением (особенно в двигателях со стабилизирующей обмоткой) изменение потока незначительно, то Ф = const и характеристика ω = f(I_Я) представляет собой прямую линию.

Рисунок 3.3 Механическая характеристика двигателя

3.3 Рабочие характеристики двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением

Рабочие характеристики двигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, имеющие вид: Р₁, , I_Я, М,  = f(P₂) при постоянном напряжении сети U и постоянном сопротивлении в цепи обмотки возбуждения, приведены на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 Рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением

С увеличением нагрузки на валу двигателя момент на валу М растёт, а частота вращения ω падает. Увеличение нагрузки приводит к увеличению потребляемой мощности Р₁ и, следовательно, к увеличению тока якоря I_Я. Зависимость  = f(P₂) имеет вид, как и для других электрических машин, то есть достигает максимума при Р₂  (0,5…0,7)·Р_2Н, а затем КПД плавно убывает.

3.4 Регулирование частоты вращения

Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением, как видно из уравнения (3.7), возможно следующими способами:

- изменением питающего напряжения U;

- изменением величины магнитного потока Ф;

- изменением сопротивления в цепи якоря R_Я.

Наиболее простой способ регулирования - изменение магнитного потока путём регулирования тока в обмотке возбуждения. При изменении тока возбуждения частота вращения регулируется в пределах 1:2 или 1:2,5.

Увеличение потока в двигателях нецелесообразно, так как их магнитная система насыщена.

Механические характеристики при введении в цепь якоря добавочного сопротивления выходят из одной точки, так как при I_Я = 0 частота вращения равна ₀ = U/С_М·Ф и не зависит от сопротивления в цепи якоря R_Я. Угол наклона этих характеристик тем больше, чем больше R_Я. Следовательно, при постоянном токе якоря I_Я = const (M=const) частота вращения тем меньше, чем больше R_Я. Данный метод применяется только для двигателей малой мощности, так как не отличается экономичностью.

Более рационально уменьшать частоту вращения двигателя путём уменьшения подводимого к нему напряжения. Диапазон регулирования весьма широк, а уменьшение напряжения достигается в основном применением управляемых выпрямителей - тиристоров.