Основные характеристики двигателей постоянного тока

Электромеханические свойства ДПТ определяются его скоростной харак­терис­тикой n (I _я), представляющей зависимость частоты вращения n от тока якоря I _я при U = const  и   I _в = const.

Дальнейшее рассмотрение будем вести для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения, как наиболее распространённых

Уравнение естественной скоростной характеристики получают из выражения (6.9), решив его относительно частоты вращения

                                      (6.11)

С ростом нагрузки падение напряжения R _я I _я в цепи якоря возрастает. Но при этом магнитный поток Ф _в уменьшается вследствие реакции якоря, под которой понимают воздействие магнитного потока якоря Ф _я на магнитный поток Ф _в, создаваемый током возбуждения. Так как падение напряжения в цепи якоря R _я I _я обычно оказывает более сильное влияние на частоту вращения якоря n, чем реакция якоря, то скоростная характеристика n = ¦ (I _я) имеет вид прямой падающей линии (см. рис. 6.11). 

 Важнейшей характеристикой ДПТ является механическая n (M), представляющая зависимость частоты вращения n якоря от развиваемого ДПТ мо­мен­та вращения М при условии постоянства напряжения и соп­ротив­лений в цепи якоря и в цепи воз­бу­ж­дения. Заменив ток I _я в (6.11) значением из выражения вращающего момента М = С _M Ф _в I _я,получим уравне­ние естественной механической характеристики

                                (6.12)

Естественная механическая характеристика n = ¦ (M) двигателя постоянного тока параллельного возбуждения выведена при условии, что момент холостого хода М ₀ = 0, а электромагнитный момент примерно равен моменту на валу двигателя, т. е. М _эм» М, где n ₀ - час­тота вращения якоря двигателя на холостом ходу при допущении, что падение нап­ряжения R _я I _я в якоре отсутствует; D n - уменьшение частоты вращения якоря дви­га­теля при соответствующем увеличении моме­нта вращения М; С _Е, С _М - конструктивные коэффици­енты элек­тродвигателя.

Если принять магнитный поток машины постоянным, т. е. Ф _в = const при токе возбуждения I _вн = const, то естественная механическая харак­теристика представляет собой прямую линию (кривая 1 на рис. 6.10), наклон которой по отношению к оси абсцисс определяется отношением .

При переходе двигателя от режима холостого хода к номинальной нагрузке частота вра­щения якоря n снижается всего лишь на2…8%, т. е. двигатель постоянноготока параллельного возбуждения обладает жёсткой механической характеристикой.

При введении пускового реостата в цепь якоря уменьшается жесткость механической характеристики (см. реостатные механические характеристики 2 … 4 на рис. 6.10), что приводит к снижению частоты вращения при определенном моменте сопротивления М _с на валу, создаваемом, например, определенным током электромагнитного тормоза ЭМТ (см. рис. 6.9).

Практическое значение имеют рабочие характеристики ДПТ.

Зависимость М = f (I _я) называется моментной характеристикой двигателя. При установившемся режиме работы двигателя электромагнитный момент вращения М связан с током якоря I _я выражением

М _эм = С _М I _я Ф _в = М ₀ + М.                                      (6.13)

Момент холостого хода М ₀ мало изменяется при нагрузке; он опре­деляется мощ­но­стью Р, потре­бляемой двигателем из сети в режиме холостого хода. Так как отноше­­ние М ₀ / М _н » 3…8%, то, пренебрегая моментом М ₀, можно принять М _эм @ М = С _М I _я Ф _в. При этом условии построение характеристики М = ¦ (I _я) начинают из начала координат (рис. 6.11). С увеличением тока I _я в якорной обмотке магнитный поток Ф _в уменьшается за счет размагничивающего действия реакции якоря, а потому моментная характеристика растёт медленнее, чем ток I _я, отклоняясь от прямой (пунк­тирной) линии (см. рис. 6.11).

Характеристика коэффициента по­лез­ного действия h = ¦ (I _я) нара­стает очень быстро при росте нагрузки от нуля (режим холостого хода) до 0,5 I _ян и достигает наибольшего значения в пределах от 0,5 до 0,8 номинальной нагрузки, а затем медленно падает вследствие роста переменных потерь (см. рис. 6.11). 

В некоторых случаях удобнее пользоваться зависимостью частоты вращения n, электромагнитного момента М, тока якоря I _я  и КПД h двигателяот полезной мощности на валу Р ₂ при U =const  и   I _в = const.

Контрольные вопросы и задания (к главе 6)

1. Дайте определение электрической машины.
2. Назовите признаки классификации электрических машин.
3. В чем заключается принцип обратимости электрических машин
4. Назовите достоинства и недостатки трехфазных асинхронных двигателей.
5. Назовите основные части асинхронного двигателя.
6. Дайте определение механической характеристики асинхронного двигателя, постройте зависимость n (M).
7. Назовите достоинства и недостатки двигателей постоянного тока.
8. Назовите основные части двигателя постоянного тока.
9. Дайте определение скоростной характеристики двигателя постоянного тока.