Электротехника Касаткин (967630), страница 67
Текст из файла (страница 67)
(13,2) ) также пропорцно- Ш пален магнитному потоку Ф, поэтому если пуск двигателя происходит прн наибольшем потоке, то наибольшего значения достигает и вращаю. щнй момент, что существенно облегчает процесс пуска Так как «' с .Фп, то, учитывал (13.6), получаем 'и Е (13.7) и = ((/ — «„l„)/сиФ вЂ” уравнение частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением. Общее уравнение электромагнитного момента (!3.2) машины постоянного тока определяет вра!цыащий момент двигателя с параллельным возбуждением; (13.8) М = смФ)и, ар М Врацинацнй момент уравновешивает тормозной, приложенный к валу двигателя (статический момен!) . При увеличении нагрузки на валу двигателя сначала равновесие моментов нарушается н частота вращения двигателя несколько уменьша- Рис.
! 3.36 !'иг, 13.37 е„ ется. Но это вызывает уыеньшенне Е„, а следовательно, и увеличение 1„. Пропорционально 7а возрастает вращающий момент, н прн немного понизившенся частоте вращения и равновесие моментов восстанавливаегся. На основании (13.7) и (13.8) зависимость и от вращающего момента выразим также следуюпгим образом: г« и — — — М (13.9) «яФ " сЕСЧФ' Реакция-якоря может оказьюать некоторое влияние на работу двигателя. При увеличении тока якоря 7 уменьшается главный магнита ный поток Ф (в наибольшей степени у двигателей без дополнительных полюсов), Согласно уравнению (13.9) ослабление потока увеличивает и, а следовательно, противодействует снижению частоты вращения, которое вьпьшается увеличением г 1„.
Вместе с тем ослабление потока уьнньпвет вращающий момент, а следовательно, вызывает увеличение тока якоря, необходимое для поддержания равновесия моментов. Большинство двигателей с параллельным возбуждением для компенсации влияния реакции якоря на главный магнитный ноток имеет дополнительную последовательную обмотку возбуждения из небольшого числа витков, называемую стабилизирующей обмоткой.
Она соединяется согласно с параллельной обмоткой возбуждения и на вид характеристик двигателя практически не влияет; поэтому двигатели с такой дополнительной обмоткой рассматриваются как двигатели с параллельным возбуждением, хотя фактически в ннх осуществлено смешанное возбуждение. Однако наличие этой дополнительной обмотки необходимо учитывать, если двигатель применяется для каких-либо специальных целей. Если считать магнитньш поток Ф неизменным, то согласно (13,9) естественная механическая характеристика двигателя с параллельным возбуждением п(М ) изображается прямой линией, слегка наклоненвр ной в сторону оси абсцисс (рис.
13.37) . При изменении нагрузки на валу двигателя от холостого хода до номинальной частоты вращения боль. шинства двигателей параллельного возбуждения уменьшается "лишь на 3-8% (тем меньпн, чем больше номинальная мощность двигателя) . Таким образом, естественную механическую характеристику двигате'лей с параллельным возбуждением следует счишгь жесткой. Угол наклона механической характеристики можно изменить, включив последовательно с якорем реостат г, В этом случае вместо (13.7) уравнение частоты вращения двигателя будет и — («, + «)г„ и = (13.10) сеФ Характеристика п(7а) называется электромеханической. 406 Изменяя сопротивление реостата и „можно получить семейство ис- кусственных механических характеристик более мягких, чем естествен- ная механическая характеристика двигателя. Все эти характеристики будут пересекать ось ординат в одной и той же точке, определяемой условием 7 = О или Е = с, л Ф = сб; здесь л -- частота вращения якори и ий'и'х при идеальном холостом ходе двигателя.
Заметим, что идеальный холо- стой ход двигателя соответствует отсутствию тормозного момента на его валу. Так как трение а подвижных частях двигателя всегда создает тормозной момент, то идеальный холостой ход можно получить только воздействием на вал машины внешнего вращающего момента от вспо. могательпого двигателя, Если при неизменном моменте на валу постепенно увеличивать со- противление реостата и в цепи якоря, то точка л, показывающая на рис.
13.37 частоту вращения двигателя, будет перемещаться с одной характерпстики на другую (точкн л, — лб). Следовательно, при по- моши реостата г можно регулировать частоту вращения двигателя, Однако такое регулирование незкономично из-за значитсльной мощности потерь гб' и применяется лишь для двигателей небольших мощностей.
и Более соверпи лен метод регулирования частоты вращения изменени- ем напряжения якоря, На рис. 13.38 приведены мехаяические характе- ристики двигателя (!3.9) прн таком регулировании и постоянном по- токе возбуждения. Уравнение (13.10) показывает, что частота вращения л обратно пропорциональна главному магнитному потоку Ф, а зтот поток, пока магнитная цепь машины не насыщена, можно считать пропорциональ- ным току возбуждения ! .
Следовательно, частоту вращения двигатеи ля можно регулировать изменением тока возбуждения, дпя чего в цепь возбуждения вводится реостат г . Зависимость л(1 ) — гиперш' а бола — показана на рис. 13.39. Процесс регулирования при постоянном тормозном моменте на валу двйгатела протекает следующим образом. 'При увеличении сопротивления реостата г уменьшается ток возбужш дения (, вследствие чего уменьшается и магнитный ноток Ф, и индук- Л бб/Ибб «х Ги .. 1З.За Рих. 13.39 тируемая им ЭДС Е в обмотке якоря. Снижение ЭДС Е вызывает Я 'я увеличение тока якоря но (13,6), а следовательно, увеличение вращающего момента и частоты вращения двигателя.
В результате равновесие мэментов и равновесие электрическое У=Е +г1 а а а (1331) восстанавливаются прн возросших частоте вращения л и токе якоря 1 . Из (13.7) и (13.8) следует необходимое условие такого регулирования частоты враше на я дМ, р СЬГ0 эп СМ С11 1Ф(0, ИФ г г что возможно п ри Ф > У/(2пСВ), Иные условия имеют место, если нагрузка на валу двигателя требу- ет постоннства мощности Рн. Так как Ря =М, сс =С Ф/„° 2пл/60 = = йФ/ап, то уменьшена магнитного потока будет вызывать увеличение частоты вращения и уменьшение вращающего момента при неизменном токе ! .
Следователынц регулирование частоты вращения двигателя а' путем изменения тока возбуждения выгодно при постоянстве мощно- сти на валу. По этой причине такое регулирование называют регулиро- ванием с постоянной пределыш допустимой моитносгью, Механические характеристики двигателя при различном возбужде- нии наклонены неодинаково к оси абсцисс (рис. 13,40). Чем меньше магнитньш поток, тем больше при том же вращающем моменте М вр = с Ф/„должен быть ток 1„, а следовательно, тем большее изменение и = ((/ — г„1„) /с г Ф вызывает изменение нагрузки, т. е. с ослаблением магнитного потока механическая характеристика двигателя становится мягче.
Так как ток возбуждения 1 относительно мал — примерно 4- 3~~ 1, то и дополнительные мощности потерь г 1а при регулировании чая в а стоты вращения ослаблением мапппного потока Ф относительно малы, благодаря чему такое регулирование весьма экономично. Однако зна- чительное увеличение частоты вращения может привести к перегрузке коллектора и якоря по току, сильному ухудшению условий коммута- ции, возникновению опасных механических центробежных сил в яко- ре и т. п. По этим причинам серийные двигатели параллельного воз- буждения рассчитываются на регулирование частоты вращения в преде- лах до 2; 1. Возможность регулирования частоты вращения нагружен- ного двигателя в более широких пределах (3: 1„4; 1) требует соот- ветствующих конструктивных изменений, Энергетическая диаграмма двигателя с параллельным воэбужде.
пнем лана на рис. 13,41. Мощность Ре энергии, подводимой иэ сети, делится между цепью якоря Р„(ббльшая часть) и цепью возбуждения Р = У1 (несколько процентов), Небольшую часть мощности цепи якоря составляет мощность потерь на нагревание обмотки, остальную часть — механическая мощность Р„. Однако чтобы определить полезную мощность Рэ на валу двигателя, нужно отнять от механической мощности мощность потерь в стали Р (нз-за гистерезиса и вихревых токов) и мощность механических потерь на трение Р : в под- мси.и " шипниках, щеток на коллекторе и о воздух, Для мапины с параллельным возбуждением может быть построена универсальная характеристика (рис. 13.42).
Если посредством какого- либо независимого двигателя вращать якорь с частотой вращения, превосходюлей частоту вращения идеального холостого хода я, то па- х' правлении тока в якоре изменится и машина будет работать как генератор на сеть постоянного тока, Если же приложить к валу двигателя до. статочно болыной тормозной момент, то двигатель остановится, а если тормозной момен активный, создаваемый„например, опускающимся достаточно болыпим грузом, хо машина нз режима двигателя перейдет в режим злектролюгнитного тормоза. В эхом случае ток в якоре 1„= (и+ Е„)!( „+ ), (13.12) где т — сопротивление реостата, который необходимо включить в цепь якоря, чтобы ограничить ток, т г„1„ е„ Рмее.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
