Механические характеристики двигателей постоянного тока

Схема включения электродвигателей постоянного тока параллельного возбуждения приведена на рис. 6.

При включении питающего напряжения по обмотке возбуждения ОВ статора потечет ток Iв и в статоре появится магнитное поле. Одновременно по обмоткам ротора начнет течь ток Iя, при их взаимодействии на витки ротора будет действовать вращающий момент М, (Н*м). Момент развиваемый двигателем связан с током якоря и магнитным полем ОВ зависимостью

М=kФI (1)

При вращении ротора в его витках наводится ЭДС Е, которая описывается зависимостью

, (2)

где - магнитный поток в ОВ, Вб, - безразмерный коэффициент определяемый конструктивными параметрами двигателя,

P - число пар полюсов,

- число пар параллельных ветвей обмотки якоря,

N - число активных проводников обмотки якоря.

При установившемся режиме работы двигателя приложенное напряжение U, уравновешивается падением напряжения в якорной цепи IR и наведённой в якоре ЭДС вращения Е, т. е.

U=IR+E (3)

Совместное решение уравнений 2 и 3 относительно дает уравнение скоростной характеристики двигателя:

Подставив в полученное уравнение ω значение тока из уравнения М=kФI выведим выражение для механической характеристики двигателя

где - характеризует скорость идеального холостого хода двигателя,

- характеризует изменение скорости вращения двигателя при изменении момента на валу.

Анализируя уравнение видно, что скорость прямо зависит от М,U и и обратно от произведения , которые при эксплуатации не изменяются, следовательно за счет нельзя изменить . У двигателя постоянного тока параллельного возбуждения обмотки возбуждения (ОB) получает питание от той же или другой сети (независимое возбуждение). При этом ток ОВ не зависит от процесса в якорной цепи. При постоянном U сети , т.е. , тогда и , соответственно .

Характеристика является прямой линией, угол наклона которой определяется выражением . При M = 0: .

Эта скорость называется скоростью холостого хода. При наличии момента скорость падает в соответствии с уравнением .

Из уравнения видно, что зависит не только от М но и от и точнее от . Сопротивление якорной цепи складывается из внутреннего сопротивления двигателя и добавочного сопротивления:

При отсутствии данных о величине его можно рассчитать через номинальные данные , Ом.

Когда уравнение называется уравнением естественной механической характеристики двигателя, а когда искусственной.

Рис 7 Механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения

Построенная по уравнению механическая характеристика представляет прямую линию (рис. 7). На этом же рисунке приведены и искусственные характеристики при различных значениях добавочного сопротивления.

При введении в цепь якоря сопротивления угол наклона механической характеристики растет, т.е. жесткость уменьшается. Жесткость характеристики оценивается по величине при в долях или процентах. При некотором и моменте М . Все характеристики семейства выходят из одной точки со скоростью .