Искусственные механические характеристики двигателей постоянного тока: регулирование частоты вращения

 

Искусственные механические характеристики – это зависимости частоты вращения якоря (n или ω) от электромагнитного момента (М _эм) или наоборот при различном напряжении якоря (U_a = var), различном сопротивлении в цепи якоря (Σ r_a = var), различном потоке возбуждения (R _в = var).

Механическая характеристика двигателя постоянного тока описывается уравнением:

(см. прошлую лекцию)                                         (2)

Общий уровень механической характеристики определяется первым слагаемым , наклон (или жесткость) характеристики определяется коэффициентом  при втором слагаемом.

Рассмотрим влияние изменений напряжения, сопротивления в цепи якоря и потока возбуждения на примере механических характеристик ДПТ независимого и параллельного возбуждения.

1. Изменение напряжения якоря (U_a = var) при прочих неизменных параметрах:

Рисунок 2 – Механические характеристики при изменении напряжения якоря.

Целесообразно регулирование частоты вращения якоря при напряжении якоря не выше номинального (U_a ≤ U_{a ном}).

2. Изменение сопротивления в цепи якоря (Σ r_a = var) при прочих неизменных параметрах (рисунок 3).

R_{a д1}, R_{a д2} – добавочные сопротивления в цепи якоря

Рисунок 3 – Механические характеристики при изменении сопротивления в цепи якоря.

 

Проследим за переходом с естественной характеристики (рис. 3, точка А) на искусственную (рис. 3, точка В и далее) при добавлении в цепь якоря сопротивления R_{a д1}:

1) при работе в точке А: ток якоря , момент д.п.т.: M _эм = С_М Ф I_a;

2) при добавлении сопротивления R_{a д1}: ток якоря ,
момент д.п.т. пропорционально уменьшится: M _{эм 1} = С_М Ф I_{a 1};

3) электромагнитный момент уменьшается сразу, частота вращения сразу уменьшиться не может по инерции – характеристика переходит в точку В;

4) в точке B: M _эм < M _c1, поэтому d ω/ dt < 0 и частота вращения якоря уменьшается до ω₁, при которой M _эм = M _c1; при этом ток якоря .

 

3. Изменение потока возбуждения (R _в = var) при прочих равных условиях.

Значение потока возбуждения влияет как на общий уровень механической характеристики , так и на её наклон  (рисунок 4).

При уменьшении потока возбуждения (Ф_в) возрастает влияние реакции якоря, т.к. чем меньше поле возбуждения, тем сильнее оно подвержено влиянию поля якоря (рисунок 4, пунктирные линии).

Рисунок 4 – Механические характеристики при изменении поля возбуждения.

 

При небольшом потоке возбуждения (рис. 2, ток I _в2) реакция якоря с ростом нагрузки приводит к недопустимому характеру механической характеристики: вследствие уменьшения потока Ф_в при небольшом значении момента сказывается влияние слагаемого , а при большем значении момента двигателя – коэффициента , когда частота вращения якоря быстро падает.

Целесообразно регулирование частоты вращения якоря при токе возбуждения не выше номинального (I _в ≤ I _{в ном}), но при сохранении устойчивости характеристики.

 

После прочтения материала постарайтесь ответить на дополнительные вопросы.

 

Дополнительные вопросы:[1]

1. Какую единицу измерения имеет момент инерции J в уравнении движения?
2. В чём заключается устойчивость механической характеристики электродвигателя?
3. Каким образом изменяются механические характеристики ДПТ различных типов возбуждения при уменьшении напряжения якоря?
4. Каким образом изменяются механические характеристики ДПТ различных типов возбуждения при увеличении сопротивления в цепи якоря?
5. Опишите процессы изменения параметров ДПТ при включении дополнительного сопротивления в цепь якоря и последующем переходе с естественной механической характеристики на искусственную.
6. Каким образом изменяются механические характеристики ДПТ различных типов возбуждения при увеличении сопротивления в цепи обмотки возбуждения (при уменьшении тока возбуждения)?
7. Каким образом проявляется реакция якоря при уменьшении потока возбуждения?

[1] Знайте, что одна из главных Ваших жизненных задач – создание счастливой семьи.