Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения
2.3 Естественная механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения
Любой двигатель проектируется для номинального режима работы. Он реализуется в естественной схеме включения, которая соответствует следующим данным: 
; 
; 
.
Электромеханическая и механическая характеристики, соответствующие этим условиям работы, называются естественными характеристиками, т. е.
. (2.21)
Естественная характеристика дает представление об электромеханических свойствах двигателя. Она определяет рабочую номинальную скорость 
, и показывает, как изменяется скорость электропривода при изменениях нагрузки в статических режимах работы.
Мерой стабильности рабочей скорости электропривода при различных нагрузках является “статизм” механической характеристики двигателя, количественной оценкой которой может служить номинальный перепад скорости
при изменении момента от 
до 
, т. е.
. (2.22)
Рекомендуемые материалы
Следовательно, статизм механической характеристики обратно пропорционально модулю ее жесткости.
Уравнение механической характеристики может быть записано в относительных единицах, если принято следующие выражения для относительных величин:
- относительная величина скорости двигателя;
- относительная величина сопротивления якоря двигателя;
- относительная величина потока двигателя;
- относительная величина момента двигателя;
- относительная величина тока якоря двигателя.
В качестве базисных приняты следующие величины: ωон, Rп, Фн, Мн, Iн.
Если Ф=Фн φ=1.0
ω0=ωон 
=1.0
При принятых соотношениях можно записать следующие выражения для электромеханической и механической характеристик
. (2.23)
Графическое изображение механической характеристики 
представлена на рис. 2.4.
Собственное сопротивление якоря цепи 
, поэтому ток короткого замыкания 
в 10-20 раз превышает 
. Однако ток якоря не должен превышать допустимое по условиям коммутации значение тока.
Для компенсированных двигателей постоянного тока кратность допустимого тока двигателя соответствует кратности допустимого момента двигателя:
. (2.24)
Для двигателей большой мощности величины статизма естественной механической характеристики составляют 
. Для двигателей небольшой мощности величина статизма может иметь на порядок большее значение.
Показанные выше механические характеристики двигатель будет иметь при наличии компенсационной обмотки, позволяющей компенсировать размагничивающее действие реакции якоря. Для некомпенсированных двигателей (малой мощности и значительного числа двигателей средней мощности) форма механической характеристики будет естественно зависеть от нагрузки. Продольная составляющая поперечной реакции якоря неблагоприятно сказываются на форме естественной механической характеристики двигателя, искажая ее форму (рис. 2.5).
При 
реакция якоря проявляется слабо (величина 
). Поток двигателя остается примерно равным его значению 
при идеальном холостом ходе, что практически не меняет жесткость характеристики:
Информация в лекции "Мухи" поможет Вам.
. (2.25)
При 
реакция якоря может заметно снизить магнитный поток 
, что приводит к некоторому возрастанию скорости.
При перегрузках 
размагничивающее действие реакции якоря возрастает, что может привести к возрастанию скорости 
и изменению знака жесткости механической характеристики. На рис. 2.5. представлены такие характеристики: 2- для компенсированного двигателя и 3- для реального потока
, вычисленного по паспортным данным двигателя.
На рис. 2.6 сплошными линиями изображена механическая характеристика при условии 
. При малых значениях тока якоря 
и момента 
реакция якоря практически не проявляется и характеристика остаётся линейной. Пунктирной линией показана характеристика, учитывающая влияние реакции якоря. При этом ток 
остаётся постоянным, а момент 
уменьшается вследствие снижения потока. Реальная характеристика может содержать участки с положительной жесткостью, что может вызвать неустойчивую работу двигателя. Поэтому в современных электрических машинах (с
кВт) с целью устранения влияния реакции якоря в цепь якоря последовательно включают компенсационную обмотку. В этом случае практически можно считать, что магнитный поток не зависит от потока якоря.
Реакция якоря двигателя также неблагоприятно сказывается на перегрузочной способности двигателя. При 
(по условиям коммутации) поток двигателя 
может снизиться на (10-20)%. На столько же снижается допустимый момент двигателя.
Изменение потока неблагоприятно сказывается и на динамическим свойствах двигателя, поэтому в некомпенсированных двигателях с 
кВт применяется т. н. стабилизирующая обмотка, размещенная на главных полосах машины. Она включается последовательно в цепь якоря и создает дополнительную МДС, компенсирующую действие реакции якоря. Такие двигатели применяются для непрерывного режима работы, т. е. при изменении направления скорости 
ток якоря 
в двигательном режиме будет иметь противоположное направление и стабилизирующая обмотка будет действовать против МДС обмотки главных полюсов и усугублять действия реакции якоря.
