Из этих уравнений получим выражение для выходной характеристики:
Тахогенератор как динамическая система описывается уравнениями, аналогичными уравнениям:
Тахогенераатор (от греч. táchos — быстрота, скорость и генератор) — измерительный генератор постоянного или переменного напряжения, предназначенный для преобразования мгновенного значения частоты вращения вала в электрический сигнал.
Рис. 7. Тахогенератор.
Режим двигателя.
Врежиме двигателя коллектор превращает потребляемый из внешней цепи постоянный ток в переменный ток в обмотке якоря и работает, таким образом, в качестве механического инвертора тока.
Встатическом режиме двигатель независимого возбуждения описывается следующей системой уравнений:
В статическом режиме двигатель независимого возбуждения описывается следующей системой уравнений:
Двигатель постоянного тока как динамическая система описывается следующими уравнениями в операторной форме:
Электромагнитный вращающий момент:
Основное уравнение двигателя:
Принцип обратимости.
Обратимость электрических машин — одинаковое устройство преобразователей электрической энергии в механическую и механической в электрическую. Таким образом, электрические машины взаимозаменяемы: любой электродвигатель может использоваться в качестве генератора и наоборот, электродинамическая головка может использоваться в качестве микрофона и наоборот, и т. п.
Любая электрическая машина обладает свойством обратимости, т.е. может работать в режиме генератора или двигателя.
Применение обратимости.
Данное явление широко используется в электротехнике, например, для электродинамического торможения. Кроме того, генерируемый двигателем ток может подзаряжать аккумуляторы транспортного средства, на котором установлен, либо возвращаться в питающую электросеть, как происходит на электропоездах при торможении или движении под уклон.
Обратимость иногда используется в электронной технике: например, в некоторых образцах связной аппаратуры динамическая головка в режиме передачи служит микрофоном. Этим достигается улучшение массогабаритных показателей и удешевление изделия.
Механическая характеристика двигателя постоянного тока с независимым возбуждением
Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения якоря n2 от момента на валу M2 при U = const и Iв = const.
Уравнения электромеханической характеристики в осях α, β имеют вид:
Выражения для потокосцеплений имеют вид:
Произведение |
есть ЭДС двигателя: |
- конструктивный коэффициент;
Для машины постоянного тока с независимым возбуждением уравнения статических электромеханической и механической характеристик получим, полагая
Важным показателем свойств двигателя является величина статической жесткости:
|
Уравнение механической характеристики |
Отсюда: |
двигателя последовательного возбуждения |
выглядит следующим образом: |
-С увеличением нагрузки скорость двигателя резко падает.
-С уменьшением нагрузки на валу двигатель развивает очень большую частоту вращения. Говорят, что двигатель идет вразнос.
-Работа двигателя последовательного возбуждения без нагрузки недопустима.
Характеристика холостого хода
Зависимость ЭДС генератора от тока возбуждения называется характеристикой холостого хода E = Uхх = f (Iв).
Характеристику холостого хода получают при разомкнутой внешней цепи (Iя) и при постоянной частоте вращения (n2 = const) Характеристика холостого хода генератора показана на рис. 10
Рис. 8. Характеристика холостого хода генератора.
Из-за остаточного магнитного потока ЭДС генератора не равна нулю при токе возбуждения, равном нулю.
Соответствующая часть характеристики холостого хода будет прямолинейна.
Но при дальнейшем увеличении тока возбуждения происходит магнитное насыщение машины, отчего кривая будет иметь изгиб. При последующем
возрастании тока возбуждения ЭДС генератора почти не меняется. Если уменьшать ток возбуждения, кривая размагничивания не совпадает с кривой
намагничивания из-за явления гистерезиса.
Внешняя характеристика
Внешней характеристикой называется зависимость U=f(Iн) при n=const и Iн=const. Под нагрузкой напряжение генератора:
Величина |
|
...составляет 3 8 %. |
|
|
|
Внешней характеристикой называется зависимость падения напряжения в нагрузке, подключённой к обмотке статора, от величины протекающего в ней тока. На рис.10 приведены внешние характеристики синхронного генератора для различных видов нагрузки. Все характеристики нелинейны и монотонны.
Рис. 9. Внешняя характеристика
Рис. 10. Внешняя характеристика синхронного генератора
Регулировочная характеристика
Она показывает, каким образом следует регулировать ток возбуждения, чтобы поддержать постоянным напряжение генератора при изменении нагрузки. В этом случае по мере роста нагрузки нужно увеличивать ток возбуждения.
Рис. 11 зависимость Iв = I(Iн) при £I=const и rt=const
Зависимость частоты вращения ротора от напряжения питания обмоток ротора ДПТ. Отображается в виде графика. Горизонтальная ось (абцисс) — напряжение питания обмоток ротора, вертикальная ось (ординат)
— частота вращения ротора. Регулировочная характеристика ДПТ есть прямая, идущая с положительным наклоном.
Регулировочная характеристика ДПТ строится при определённом моменте, развиваемом двигателем. В случае построения регулировочных характеристик для нескольких значений момента на валу ротора говорят о семействе регулировочных характеристик ДПТ.