- •Глава 29
- •§ 29.1. Основные понятия
- •§ 29.2. Пуск двигателя
- •§ 29.3. Двигатель параллельного возбуждения
- •§ 29.4. Регулирование частоты вращения двигателей параллельного возбуждения
- •§ 29.5. Режимы работы машины постоянного тока
- •§ 29.6. Двигатель последовательного возбуждения
- •§ 29.7. Двигатель смешанного возбуждения
- •§ 29.8. Потери и коэффициент полезного действия коллекторной машины постоянного тока
- •§ 29.9. Машины постоянного тока серий 4п и 2п
- •§ 29.10. Универсальные коллекторные двигатели
§ 29.3. Двигатель параллельного возбуждения
Схема включения в сеть двигателя параллельного возбуждения показана на рис. 29.3, а. Характерной особенностью этого двигателя является то, что ток в обмотке возбуждения (ОВ) не зависит от тока нагрузки (тока якоря). Реостат в цепи возбуждения служит для регулирования тока в обмотке возбуждения и магнитного потока главных полюсов.
Эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимость частоты вращения n, тока I, полезного момента M2, вращающего момента M от мощности на валу двигателя Р2 при и(рис. 29.3,6).
Для анализа зависимости и , которую обычно называют скоростной характеристикой, обратимся к формуле (29.5), из которой видно, что при неизменном напряженииU на частоту вращения влияют два фактора: падение напряжения в цепи якоря и поток возбужденияФ. При увеличении нагрузки уменьшается числитель , при этом вследствие реакции якоряуменьшается и знаменатель Ф. Обычно ослабление потока, вызванное реакцией якоря, невелико и первый фактор влияет на частоту вращения сильнее, чем второй. В итоге частота вращения двигателя с ростом нагрузки Р2 уменьшается, а график приобретает падающий вид с небольшой выпуклостью, обращенной к оси абсцисс. Если же реакция якоря в двигателе сопровождается более значительным ослаблением потокаФ, то частота вращения с увеличением нагрузки будет возрастать, как это показано штриховой кривой на рис. 29.3, б. Однако такая зависимость является нежелательной, так как она, как правило, не удовлетворяет условию устойчивой работы двигателя: с ростом нагрузки на двигатель возрастает частота вращения, что ведет к дополнительному росту нагрузки и т. д., т. е. частота вращения n двигателя неограниченно увеличивается и двигатель идет «в разнос». Чтобы обеспечить характеристике частоты вращения форму падающей кривой, в некоторых двигателях параллельного возбуждения применяют легкую (с небольшим числом витков) последовательную обмотку возбуждения, которую называют стабилизирующей обмоткой. При включении этой обмотки согласованно с параллельной обмоткой возбуждения ее МДС компенсирует размагничивающее действие реакции якоря так, что поток Ф во всем диапазоне нагрузок остается практически неизменным.
Рис. 29.3. Схема двигателя параллельного возбуждения ()
и его рабочие характеристики ()
Изменение частоты вращения двигателя при переходе от номинальной нагрузки к х.х., выраженное в процентах, называют номинальным изменением частоты вращения:
, (29.8)
где — частота вращения двигателя в режиме х.х.
Обычно для двигателей параллельного возбуждения , поэтому характеристику частоты вращения двигателя параллельного возбуждения называют жесткой.
Зависимость полезного момента от нагрузки установлена формулой . При график имел бы вид прямой. Однако с увеличением нагрузки частота вращения двигателя снижается, и поэтому зависимость криволинейна.
При вращающий момент двигателя. Так как рабочие характеристики двигателя строят при условии , что обеспечивает постоянство магнитных потерь в двигателе, то момент х.х. . Поэтому график зависимости проходит параллельно кривой Если принять поток , то график является в то же время выражением зависимости ,так как .
Для получения аналитического выражения механической характеристики преобразуем выражение (29.5):
; (29.9)
подставив в него из (25.24) значение тока якоря
, (29.10)
получим
, (29.11)
где — частота вращения в режиме х.х.;— изменение частоты вращения, вызванное изменением нагрузки на валу двигателя.
Рис. 29.4. Механические характеристики двигателя параллельного возбуждения:
а — при введении в цепь якоря добавочного сопротивления;
б — при изменении основного магнитного потока;
в — при изменении напряжения в цепи якоря
Если пренебречь реакцией якоря, то (так как ) можнопринять . Тогда механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения представляет собой прямую линию, несколько наклоненную к оси абсцисс (рис. 29.4, а). Угол наклона механической характеристики тем больше, чем больше значение сопротивления, включенного в цепь якоря. Механическую характеристику двигателя при отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря называют естественной (прямая 1). Механические характеристики двигателя, полученные при введении дополнительного сопротивления в цепь якоря, называют искусственными (прямые 2 и 3).
Вид механической характеристики зависит также и от значения основного магнитного потока Ф. Так, при уменьшении Ф увеличивается частота вращения х.х. и одновременно увеличивается , т. е. увеличиваются оба слагаемых уравнения (29.11). Это приводит к резкому увеличению наклона механической характеристики, т. е. к уменьшению ее жесткости (рис. 29.4, б).
При изменении напряжения на якоре U меняется частота вращения , аостается неизменной. В итоге жесткость механической характеристики (если пренебречь влиянием реакции якоря) не меняется (рис. 29.4, в), т. е. характеристики смещаются по высоте, оставаясь параллельными друг другу.