2015-03-20
339
Одной из важнейших характеристик электродвигателей постоянного и переменного тока является механическая характеристика n (М), представляющая собой зависимость частоты вращения двигателя от развиваемого им момента. Учитывая, что при установившемся режиме работы момент двигателя равен моменту сопротивления на его валу (М = М с), можно сказать, что механическая характеристика дает представление о характере и степени изменения частоты вращения двигателя от его механической нагрузки. Поскольку к характеру и степени изменения частоты вращения двигателя предъявляются со стороны различных производственных машин и механизмов разные требования, механические характеристики двигателей представляют большой практический интерес. Кроме механических характеристик значительный интерес представляют электромеханические характеристики. Применительно к двигателям постоянного тока — это зависимость частоты вращения от тока якоря n (I я). Электромеханическая характеристика дает возможность производить ряд расчетов, связанных с выбором двигателя и других элементов его электрической цепи по нагреванию.
|
|
|
Механическая и электромеханическая характеристики считаются естественными, если к двигателю подведено напряжение, равное номинальному, а в цепи двигателя нет каких-либо дополнительных резистивных элементов.
Уравнение естественной электромеханической характеристики двигателей нетрудно получить из (9.18), решив его относительно частоты вращения и считая, что r = 0, r р = 0 и U = Uном:
(9.20)
| n е = | U - Iяrя | = | U | - | I я r я | . |
| k е Ф | k е Ф | k е Ф |
Заменив в (9.20) ток I я согласно (9.9), получим уравнение естественной механической характеристики:
(9.21)
| n е = | U | - | Мr я | . |
| k е Ф | k е k M Ф2 |
Несмотря на то что уравнения (9.20) и (9.21) справедливы для всех двигателей постоянного тока, электромеханические и механические характеристики двигателей существенно отличаются друг от друга, что объясняется различным характером изменения магнитного потока.
Так как у двигателя постоянного возбуждения Ф = Фном = const, то электромеханическая и механическая характеристики двигателя прямолинейны (рис. 9.25, характеристики Ш). При работе двигателя вхолостую (М = М с = 0 и I я = 0) двигатель имеет частоту вращения холостого хода, которая определяется первым членом уравнения (9.20) или (9.21): n 0ш = U/КеФ.
При увеличении нагрузки двигателя его частота вращения уменьшается за счет увеличения падения напряжения в сопротивлении r я. Изменение или перепад частоты вращения при какой-либо нагрузке определяется вторым членом уравнения (9.20) или (9.21):
| Δ n = n 0 - n = | I я r я | - | Мr я | . |
| k е Ф | k е k M Ф2 |
| Рис. 9.25 Естественные электромехани- ческие (а) и механические (б) характеристики двигателей постоянного тока |
Изменение частоты вращения в процентах при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке Δ n ном % = 100(n 0ш - n пом)/ n 0ш для двигателей параллельного возбуждения мощностью от 5 до 100 кВт невелико и лежит в пределах примерно от 11 до 3,5% соответственно.
|
|
|
Учитывая небольшое изменение частоты вращения, говорят, что двигатель параллельного возбуждения имеет «жесткие» естественные электромеханическую и механическую характеристики, что является важнейшим его свойством.
Следует заметить, что вследствие реакции якоря естественные электромеханическая и механическая характеристики двигателя несколько отличаются от прямолинейных, а изменение частоты вращения несколько меньше, чем указано выше.
Одна из особенностей двигателя последовательного возбуждения состоит в том, что он не может работать вхолостую. Действительно, если М = М с → 0, то I → 0 и Ф → 0. Как видно из (9.20) или (9.21), при этом n → ∞, т. е. частота вращения двигателя беспредельно увеличивается.
При увеличении нагрузки двигателя последовательного возбуждения возрастают падение напряжения в сопротивлении r я и магнитный поток. Как следует из (9.20), последнее приводит к дополнительному снижению частоты вращения. Поэтому электромеханическая и механическая характеристики двигателя последовательного возбуждения (рис. 9.25, характеристики С) получаются более «мягкими», чем у двигателя параллельного возбуждения. По мере насыщения магнитной цепи жесткость характеристик возрастает.
