Принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением - Электрические машины постоянного тока

Естественные скоростная и механическая характеристики.

Рассмотрим более подробно характеристики двигателя параллельного возбуждения, которые определяют его рабочие свойства.

Скоростная и механическая характеристики двигателя определяются равенствами (6) и (7) при U = const и IB = const. При отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря эти характеристики называются естественными.

(6)

(7)

Если щетки находятся на геометрической нейтрали, при увеличении IA поток Ф? несколько уменьшится вследствие действия поперечной реакции якоря. В результате этого скорость N, согласно выражению (6), будет стремиться возрасти. С другой стороны, падение напряжения RAIA вызывает уменьшение скорости. Таким образом, возможны три вида скоростной характеристики, изображенные на рис 8; 1 -- при преобладании влияния RAIA; 2 -- при взаимной компенсации влияния RAIA и уменьшения; 3 -- при преобладании влияния уменьшения Ф?.

Ввиду того что изменение Ф? относительно мало, механические характеристики n=f(M) двигателя параллельного возбуждения, определяемые равенством (7), при U= const и IB== const совпадают по виду с характеристиками n= f(IA) (рис. 8). По этой же причине эти характеристики практически прямолинейны.

Характеристики вида 3 (рис. 8) неприемлемы по условиям устойчивости работы. Поэтому двигатели параллельного возбуждения изготовляются со слегка падающими характеристиками вида 1 (рис. 8). В современных высоко использованных машинах ввиду довольно сильного насыщения зубцов, якоря влияние поперечной реакции якоря может быть настолько большим, что получить характеристику вида 1 (рис. 8) невозможно. Тогда для получения такой характеристики на полюсах помещают слабую последовательную обмотку возбуждения согласного включения, н. с. которой составляет до 10% от н. с. параллельной обмотки возбуждения. При этом уменьшение Ф? под воздействием поперечной реакции якоря частично или полностью компенсируется. Такую последовательную обмотку возбуждения называют стабилизирующей, а двигатель с такой обмоткой по-прежнему называется двигателем - параллельного возбуждения.

Изменение скорости вращения ?N (рис. 8) при переходе от холостого хода (IA =IA0) к номинальной нагрузке (IA=IAН) у двигателя параллельного возбуждения при работе на естественной характеристике мало и составляет 2--8% от NН. Такие слабо падающие характеристики называются жесткими. Двигатели параллельного возбуждения с жесткими характеристиками применяются в установках, в которых требуется, чтобы скорость вращения при изменении нагрузки сохранялась приблизительно постоянной (металлорежущие станки и пр.).

виды естественных скоростных и механических характеристик двигателя параллельного возбуждения

Рис. 8. Виды естественных скоростных и механических характеристик двигателя параллельного возбуждения

Регулирование скорости посредствам ослабленного магнитного потока производится обычно с помощью реостата в цепи возбуждения Rp в (см. рис. 11). При отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря (Rpa= 0) и U = const характеристики n =f(Ia) и n=f(M), определяемые равенствами (6) и (7), для разных значений Rр. в. ,IB или Ф? имеют вид, показанный на рис. 9. Все характеристики n =f(Ia) сходятся на оси абсцисс (n = 0) в общей точке при весьма большом токе Ia, который равен

Однако механические характеристики пересекают ось абсцисс в разных точках. Нижняя характеристика на рис. 9 соответствует номинальному потоку. Значения n при установившемся режиме работы соответствуют точкам пересечения рассматриваемых характеристик с кривой Мст=f(п) для рабочей машины, соединенной с двигателем (штриховая линия на рис. 9).

Точка холостого хода двигателя (М = М0, Ia = Ia0) лежит несколько правее оси ординат на рис. 9. С увеличением скорости вращения n вследствие увеличения механических потерь М0 и I00 также увеличиваются. Если в этом режиме с помощью приложенного извне момента вращения начать увеличивать скорость вращения n, то Еа=ceФ?т будет увеличиваться, а Iа и М будут, согласно равенствам

и

Уменьшаться. При Iа = 0 и М. =0 механические и магнитные потери двигателя покрываются за счет подводимой к валу механической мощности, а при дальнейшем увеличении скорости Iа и М изменят знак и двигатель перейдет в генераторный режим работы (участки характеристик на рис. 9 левее оси ординат).

Двигатели общего применения допускают по условиям коммутации регулирование скорости ослаблением поля в пределах 1 : 2. Изготовляются также двигатели с регулированием скорости таким способом в пределах до 1 : 5 или даже 1 : 8, но в этом случае для ограничения максимального напряжения между коллекторными пластинами необходимо увеличить воздушный зазор, регулировать поток по отдельным группам полюсов или применить компенсационную обмотку. Стоимость двигателя при этом увеличивается.

механические и скоростные характеристики двигателя параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения

Рис. 9. Механические и скоростные характеристики двигателя параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения

Регулирование скорости сопротивлением в цепи якоря, искусственные механическая и скоростная характеристики. Если последовательно в цепь якоря включить добавочное сопротивление RPa (рис. 10, а), то вместо выражений (6) - и (7) получим

(8)

(9)

Сопротивление Rpa может быть регулируемым и должно быть рассчитано на длительную работу. Цепь возбуждения должна быть включена на напряжение сети.

схема регулирования скорости вращения двигателя параллельного возбуждения с помощью сопротивления в цепи якоря (а) и соответствующие механические и скоростные характеристики (б)

Рис. 10. Схема регулирования скорости вращения двигателя параллельного возбуждения с помощью сопротивления в цепи якоря (а) и соответствующие механические и скоростные характеристики (б)

Характеристики N=f(M) и N=f(IA) для различных значений RPa = const при U = const и IB = const изображены на рис. 10, б (RPa1 < RPa2< RPa3)- Верхняя характеристика (RPa = 0) является естественной. Каждая из характеристик пересекает ось абсцисс (N= 0) в точке С

и

Продолжения этих характеристик под осью абсцисс на рис. 10 соответствуют торможению двигателя противовключением. В этом случае N< 0, э. д.с. ЕА имеет противоположный знак и складывается с напряжением сети U, вследствие чего

А момент двигателя М действует против направления вращения и является поэтому тормозящим.

Если в режиме холостого хода (IA = IA0) с помощью приложенного извне момента вращения начать увеличивать скорость вращения, то сначала достигается режим IA=0, а затем IA Изменит направление и машина перейдет в режим генератора (участки характеристик на рис. 10, б слева от оси ординат).

Как видно из рис. 10, б, при включении RPa характеристики становятся менее жесткими, а при больших величинах RPa -- круто падающими, или мягкими.

Если кривая момента сопротивления MСт=f(n) имеет вид, изображенный на рис. 10, б штриховой линией, то значения N при установившемся режиме работы для каждого значения RРа определяются точками пересечения соответствующих кривых. Чем больше RPa, тем меньше N и ниже к. п. д.

Рабочие характеристики представляют собой зависимости потребляемой мощности Р1 потребляемого тока I, скорости N, момента М и к. п. д. ?] от полезной мощности Р2, при U = const и неизменных положениях регулирующих реостатов. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения малой мощности при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря представлены на рис. 11.

рабочие характеристики

Рис. 11. Рабочие характеристики

Двигателя параллельного возбуждения

РН = 10 квт, UН = 220 в, пН = 950 об/мин

Одновременно с увеличением мощности на валу Р2 Растет и момент на валу М. Поскольку с увеличением Р2 и М скорость N несколько уменьшается, то М = Р2/п растет несколько быстрее Р2. Увеличение Р2 и М, естественно, сопровождается увеличением тока двигателя I. Пропорционально I растет также потребляемая из сети мощность Р1. При холостом ходе (Р2 = 0) к. п. д. ?= 0, затем с увеличением Р2 сначала ?| быстро растет, но при больших нагрузках в связи с большим ростом потерь в цепи якоря ? Снова начинает уменьшаться.

Похожие статьи




Принцип действия двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением - Электрические машины постоянного тока

Предыдущая | Следующая