Обратимость электрической машины. Машина постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, подключенная к сети с постоянным напряжением, может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме и переходить из одного режима работы в другой.
Для контура «обмотка якоря — сеть», согласно второму закону Кирхгофа,
(8.79)
E - U = I а Σ R а,
откуда
(8.80)
Iа = (E - U)/Σ Rа. |
Если Е > U, то ток I а совпадает по направлению с ЭДС Е, и машина работает в генераторном режиме (рис. 8.58, а). При этом электромагнитный момент М противоположен направлению вращения п, т. е. является тормозным. Уравнение (8.79) для генераторного режима имеет вид
(8.81)
U = E - Iа Σ R а.
Если Е < U, то ток I а в уравнении (8.79) изменяет знак и направлен против ЭДС Е. В соответствии с этим изменяет знак и электромагнитный момент М, т. е. он действует по направлению вращения n. При этом машина работает в двигательном режиме (рис. 8.58,б) и уравнение (8.79) принимает вид
Рис. 8.58. Схемы работы машины постоянного тока в генераторном и двигательном режимах |
(8.82)
U = E + Iа Σ R а, |
если за положительное направление тока I а для двигательного режима принять его направление, встречное с ЭДС Е.
Таким образом, генераторы с независимым и параллельным возбуждением, подключенные к сети с напряжением U, автоматически переходят в двигательный режим, если их ЭДС Е меньше напряжения сети U. Эти двигатели автоматически переходят в генераторный режим, когда их ЭДС Е больше U. (8.83) (8.84)
При работе машины постоянного тока в двигательном режиме ЭДС Е и вращающий момент М определяются теми же формулами, что и в генераторном режиме:
(8.83)
Е = сеФп; |
(8.84)
М = сМФIа, |
но момент имеет противоположное направление. Из (8.83) и (8.82) можно получить формулу для определения частоты вращения
(8.85)
п = Е /(с е Ф) = (U - I а Σ R а)/(с е Ф). |