Основные теоретические положения. Схема включения в сеть двигателя параллельного возбужде­ния показана на рис

 

Схема включения в сеть двигателя параллельного возбужде­ния показана на рис. 2.1.Характерной особенностью этого двигателя является то, что ток в обмотке возбуждения (ОВ) не за­висит от тока нагрузки (тока якоря). Реостат в цепи возбуждения r_рг служит для регулирования тока в обмотке возбуждения и маг­нитного потока главных полюсов.

Эксплуатационные свойства двигателя определяются его ра­бочими характеристиками, под которыми понимают зависимость частоты вращения n, тока I, полезного момента M₂, вращающего момента M от мощности на валу двигателя Р₂при U=const и I_в=const (рис. 2.2.).

 

Для анализа зависимости n=f(P₂), которую обычно называ­ют скоростной характеристикой, обратимся к формуле:

 

 

из которой видно, что при неизменном напряжении Uна частоту вращения влияют два фактора: падение напряжения в цепи якоря I_a∑r и поток возбуждения Ф.При увеличении нагрузки умень­шается числительU-I_a∑r, при этом вследствие реакции якоря уменьшается и знаменатель Ф.Обычно ослабление потока, вызванное реакцией якоря, невелико и первый фактор влияет на час­тоту вращения сильнее, чем второй.В итоге частота вращения двигателя с ростом нагрузки Р₂уменьшается, а график n=f(P₂) приобретает падающий вид с небольшой выпуклостью, обращен­ной к оси абсцисс. Если же реакция якоря в двигателе сопровож­дается более значительным ослаблением потока Ф, то частота вращения с увеличением нагрузки будет возрастать, как это пока­зано штриховой кривой на рис. 2.2.

Однако такая зависимость n=f(P₂)является нежелательной, так как она, как правило, не удовлетворяет условию устойчивой работы двигателя: с ростом нагрузки на двигатель возрастает частота вращения, что ведет к дополнительному росту нагрузки, то есть частота вращения nдвигателя неограниченно увеличивается и двигатель идет «в разнос». Чтобы обеспечить характеристике частоты вращения форму падающей кривой, в некоторых двигателях параллельного возбу­ждения применяют легкую (с небольшим числом витков) последо­вательную обмотку возбуждения, которую называют стаби­лизирующей обмоткой.

При включении этой обмотки согласованно с параллельной обмоткой возбуждения ее МДС компенсирует размагничивающее действие реакции якоря так, что поток Ф во всем диапазоне нагрузок остается практически неизменным.

 

 

Рисунок 2.2 - Рабочие характеристикидвигателя параллельного возбуждения

 

Изменение частоты вращения двигателя при переходе от но­минальной нагрузки к х.х., выраженное в процентах, называют номинальным изменением частоты вращения:

 

,

 

где n₀ — частота вращения двигателя в режиме х.х.

Обычно для двигателей параллельного возбужденияΔn_ном=2÷8%, поэтому характеристику частоты вращения двигателя па­раллельного возбуждения называют жесткой.

Зависимость полезного момента М₂от нагрузки установлена формулойM₂=9,55P₂/n. При n=const график M₂=f(P₂₎имел бы вид прямой. Однако с увеличением нагрузки частота вращения двига­теля снижается, и поэтому зависимостьM₂=f(P₂₎криволинейна.

При n=const вращающий момент двигателяM=M₀+M₂. Так как рабочие характеристики двигателя строят при условииIв=const, что обеспечивает постоянство магнитных потерь в двига­теле, то момент холостого хода M₀=const. Поэтому график зависимости M=f(P₂₎проходит параллельно кривой M₂=f(P₂)_. Если принять по­токФ=const, то график M₂=f(P₂)_.является в то же время выраже­нием зависимостиI=f(P₂),так как M=C_MФI_a.

Для получения аналитического выражения механической ха­рактеристики n=f(M)преобразуем выражение:

;

подставив значение тока якоря

,

получим

,

 

где n₀— частота вращения в режиме х.х.; Δn— изменение часто­ты вращения, вызванное изменением нагрузки на валу двигателя.

 

 

Рисунок 2.3- Механические характеристики двигателя параллельно­го возбуждения:

 

а — при введении в цепь якоря добавочного сопротивления;

б— при изменении основного магнитного потока;

в — при изменении напряже­ния в цепи якоря

 

Если пренебречь реакцией якоря, то (так какIв=const) можно принятьФ=const. Тогда механическая характеристика двигателя па­раллельного возбуждения представляет собой прямую линию, не­сколько наклоненную к оси абсцисс (рис. 2.3.а). Угол наклона меха­нической характеристики тем больше, чем больше значение сопротивления, включенного в цепь якоря. Механическую характери­стику двигателя при отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря называют естественной (прямая1). Механические харак­теристики двигателя, полученные при введении дополнительного со­противления в цепь якоря, называют искусственными (прямые 2 и 3).

Вид механической характеристики зависит также и от значе­ния основного магнитного потока Ф. Так, при уменьшении Ф уве­личивается частота вращения х.х. n₀ одновременно увеличивает­сяΔn, т. е. увеличиваются оба слагаемых уравнения. Это приводит к резкому увеличению наклона механической характе­ристики, т. е. к уменьшению ее жесткости (рис. 2.3б).

При изменении напряжения на якоре Uменяется частота вра­щенияn₀, а n₀ остается неизменной. В итоге жесткость механиче­ской характеристики (если пренебречь влиянием реакции якоря) не меняется (рис. 2.3в), т. е. характеристики смещаются по вы­соте, оставаясь параллельными друг другу.

Регулировочная характеристика двигателя параллельного возбуждения при холостом ходе представляет собой зависимость скорости вращения якоря от тока возбуждения при номинальном напряжении на зажимах двигателя. Для снятия регулировочной характеристики при отключенной нагрузке постепенно вводят регулировочный реостат R_р, уменьшая ток возбуждения I_в. Для построения зависимости n = f(I_в) следует получить 4 ÷ 5 точек кривой (рис. 2.4).

 

Рисунок 2.4 - Регулировочная характеристика ДПТ

 

Рисунок 2.5 – Схемадвигателя постоянного тока

с параллельным возбуждением

(снятие механической характеристики)

 

 

Рисунок 2.6 - Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением (снятие рабочих характеристик n=f(Р₂), Р₁=f(Р₂), М=f(Р₂), η=f(Р₂))

 

Перечень аппаратуры

 

Обозначение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трехфазный источник питания	201.4	~400 В / 6 А
G2	Источник питания двигателя постоянного тока	206.1	- 0…250 В / 3 А (якорь) / - 200 В / 1 А (возбуждение)
G3	Возбудитель синхронной машины	209.2	-0…40 В / 3,5 А
G4	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых. каналов / 2500 импульсов за оборот
G6	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~230 В / 1500 мин-
М1	Машина переменного тока	102.1	100 Вт / ~230 В / 1500 мин-
М2	Машина постоянного тока	101.2	90 Вт / 220 В / 0,56 А (якорь) / 2×110 В / 0,25 А (возбуждение)
А10	Активная нагрузка	306.1	220 В / 3´0…50 Вт;
Р1	Блок мультиметров	508.2	3 мультиметра 0...1000 В / 0...10 А / 0…20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507.3	15; 60; 150; 300; 600 В / 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 А.
Р3	Указатель частоты	506.3	-2000…0…2000 мин-1