Ход решения задачи

Электрическая машина постоянного тока состоит из индуктора, якоря и коллектора. Индуктор, предназначенный для создания магнитного поля полюсов, расположен на неподвижной ее части – статоре.

При подаче на зажимы электрической машины постоянного тока постоянного напряжения U в обмотках возбуждения и обмотках якоря возникают. В результате взаимодействия тока якоря с магнитным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения, в магнитопроводе статора возникает электромагнитный момент , под действием которого якорь электродвигателя приходит во вращение.

КПД электродвигателя определяется отношением полезной мощности на валу P₂ к мощности P₁, потребляемой из сети:

, где .

При пуске электродвигателей постоянного тока путем прямого включения в питающую сеть возникают значительные пусковые токи, которые могут привести к выходу из строя вследствие выделения значительного количества теплоты в обмотке якоря и последующего нарушения ее изоляции. Поэтому пуск двигателей производится с помощью специальных пусковых приспособлений, в частности пусковых реостатов.

Сопротивление пускового реостата, ограничивающего пусковой ток двигателя до значения определяется из уравнения электрического равновесия для якорной цепи электродвигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

,

где , тогда при ; ; , откуда .

Выражения для механических характеристик представляют уравнения прямых линий. Для построения этих характеристик достаточно знать координаты двух точек, например для режима холостого хода , для номинального режима . Естественная (1) и искусственная(2) механические характеристики для заданных параметров двигателя приводятся на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Механические характеристики двигателя

В режиме идеального холостого хода электродвигателя:

; (точка А).

Координаты механической характеристики электродвигателя при номинальном режиме работы:

.

Частота вращения двигателя при различных значениях добавочного сопротивления в цепи якоря и заданном статическом моменте сопротивления определяется из формулы:

– для естественной характеристики (точка B);

– для искусственной характеристики (точка С).

Машинные постоянные электродвигателя: , так как , а отношение , где , – постоянные, зависящие от конструктивных данных машины; Ф – результирующий магнитный поток.