Работа машины постоянного тока в режиме двигателя

В соответствии с законом Ампера на активные стороны секции якоря, находящейся в данный момент под током I, действует пара сил F, создающая вращающий момент (рис. 2.9).

Рис. 2.9

Пара сил на рис. 2.9 вращает якорь против часовой стрелки. Направление тока в секциях ОЯ меняется на противоположное каждый раз при повороте якоря на 180 град. За счет этого направление вращающего момента во времени не изменяется.

Таким образом, если в генераторах ЩКУ выполняет роль механического выпрямителя, то в двигателях постоянного тока он выполняет роль механического инвертора, изменяющего направление тока в секциях ОЯ.

На рис. 2.10 показана схема двигателя постоянного тока параллельного возбуждения, для которой справедливы следующие уравнения:

– первое уравнение Кирхгофа

, (2.11)

где ;

Уравнение электрического баланса цепи якоря

, (2.12)

где E=C_enФ – ЭДС двигателя или противоЭДС.

В номинальном режиме ≈ (0,90,95)U.

При пуске двигателя постоянного тока и противоЭДС Е = 0. При этих условиях

Для ограничения пускового тока в цепь якоря на время пуска последовательно включают добавочный резистор, ограничивающий ток якоря до безопасного значения, т.е.

По мере разгона двигателя противоЭДС увеличивается и в соответствии с уравнением (2.12) ток якоря будет уменьшаться до значения . При этом резистор закорачивается.

Вращающий момент М двигателя постоянного тока определяется из выражения

,

где Р₂ – полезная мощность на валу двигателя;

–угловая скорость вала двигателя, рад/c (2.13)

n – частота вращения двигателя, об/мин.

Если пренебречь потерями холостого хода в магнитопроводе и подшипниках, то из энергетического баланса двигателя параллельного возбуждения следует . С учетом выражений (2.11) и (2.12) получим

. (2.14)

Подставляя (2.14) и (2.13) в выражение для момента, найдем

, (2.15)

где - константа по моменту двигателя.

Механическая характеристика двигателя – это зависимость частоты вращения от момента на валу, т.е.

.

Для двигателя параллельного или независимого возбуждения с добавочным сопротивлением в цепи якоря справедливо уравнение

. (2.16)

Откуда (2.17)

Последнее выражение часто называют скоростной характеристикой двигателя. Подставляя в него ток из уравнения (2.15), получим аналитическое выражение механической характеристики

, (2.18)

где -частота вращения якоря при холостом ходе.

На практике для двигателей независимого и параллельного возбуждения пользуются более удобной формулой для механической характеристики, в которую входят параметры, определяемые по данным технического паспорта. В указанных двигателях поток Ф остается практически постоянным, поэтому выражение (2.18) для электромагнитного момента можно записать

, (2.19)

где – электромагнитный коэффициент двигателя.

Тогда выражение для противо-ЭДС двигателя с учетом уравнений (2.8), (2.13) и (2.15) примет вид:

. (2.20)

С учетом выражения (2.20) уравнение (2.12) можно записать как

(2.21)

Подставляя в уравнение (2.21) выражение для тока из (2.19), получим

(2.22)

Из уравнения (2.22) получим искомое выражение для механической характеристики

(2.23)

Из уравнения (2.21) для номинальных значений параметров двигателя, приводимых в справочниках, получим

. (2.24)

Дата добавления: 2014-01-04