- •Двигатели постоянного тока
- •Двигатель параллельного возбуждения
- •Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения
- •Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения
- •Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
- •Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
- •Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
- •Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
- •Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения
- •Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения
- •Регулирование частоты вращения ДПТ последовательного возбуждения
Двигатели постоянного тока
Уравнение напряжения для якорной цепи двигателя, работающего с постоянной частотой вращения
|
|
U Ea Ia ra . |
|
U Ia |
U Ia Ea Ia Ia2 ra . |
||
- мощность в цепи обмотки якоря |
|||
Ia2 ra |
- мощность электрических потерь в цепи якоря |
Ea Ia Pэм M - электромагнитная мощность двигателя
U Ia M Ia2 ra . - уравнение мощностей
Подставим в уравнение напряжений Ea cEФn и выразим n
n U - Ia r a cEФ
|
Пуск двигателя постоянного тока |
|
|
|||||
|
|
U - Еa |
|
|
|
|
|
|
Из уравнения напряжений Ia r a |
|
|
|
U |
|
|
||
В начальный момент пуска n = 0 Е = 0 |
и |
I |
|
|
|
|||
|
|
а |
|
|
пуск |
r a |
|
|
|
Iпуск |
(10 20)Ia |
|
|
|
|
||
|
|
ном |
|
|
|
|
|
|
В цепь якоря включают пусковой реостат rпр |
|
|
|
|
|
|
||
Iпуск |
U |
(2 3)Ia |
|
|
|
Я1 |
М |
Я2 |
r a rпр |
|
|
|
rпр |
Ш1 |
|
||
|
ном |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rрг |
Ш2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двигатель параллельного возбуждения |
|
||||||||
|
|
|
|
|
Характерная особенность этого двигателя: |
|||||
|
V |
|
|
|
ток в обмотке возбуждения не зависит от нагрузки. |
|||||
|
|
|
А |
|
Рабочие характеристики: |
|
|
|||
Я1 |
М |
Я2 |
|
зависимости от полезной мощности |
|
|||||
|
|
- частоты вращения |
n f (P2 ), |
|||||||
rпр |
|
|
|
|
|
|||||
|
Ш1 |
|
|
при U = const |
|
- полезного момента |
M2 |
f (P2 ), |
||
А |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
- вращающего момента M f (P2 ), |
||||
rрг |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
и Iв = const |
||||||
|
Ш2 |
|
|
|
|
- тока якоря |
Ia f (P2 ) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Скоростная |
|
n |
f (P2 ), |
n |
|
|
|
|
||
характеристика |
n0 |
2 |
|
|
||||||
|
U - Ia r a |
|
|
|
|
|||||
n |
nном |
|
|
1 |
||||||
|
|
cEФ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
n0 - nном 100% |
|
|
|
|
|
|||
ном |
|
nном |
|
|
0 |
|
Pном |
P2 |
||
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двигатель параллельного возбуждения
Зависимость полезного момента от полезной мощности M2 f (P2 )
М |
М |
|
I |
М2 |
|
|
a |
|
М2ном
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Pном |
P2 |
||||||||
|
Механическая |
||||||||||||
|
n f (М), |
||||||||||||
|
характеристика |
||||||||||||
n |
U - Ia r a |
|
U |
|
Ia r a |
||||||||
|
|
|
|
|
cEФ |
||||||||
|
|
|
|
cEФ |
|
|
cEФ |
||||||
|
подставим Ia M / сМ Ф |
||||||||||||
|
n |
U |
|
М r a |
n0 n |
|
|||||||
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
cEФ |
cEcМФ2 |
|
|
|
M2 9,55P2 n
Вращающий момент M f (P2 )
M M0 M2
Ток якоря Ia f (P2 )
При Ф=const график Ia f (P2 )
совпадает с графиком M f (P2 ), т. к. M сМ Ф Ia
n
nn0 n
ном
0 |
Мном |
М |
|
Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения
n U - Ia r a cEФ
Регулировать частоту вращения можно:
1)изменением сопротивления в цепи якоря;
2)изменением основного магнитного потока Ф;
3)изменением напряжения в цепи якоря.
1)Введение дополнительного сопротивления в цепь якоря
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
U |
|
М (r a rд ) |
n0 |
n |
||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cEФ |
cEcМФ2 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
n0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n rд = 0 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
nном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rд ≠ 0 |
|
n0=const, |
n |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
rд1 > rд |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мном |
|
М |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Регулирование частоты вращения двигателя параллельного возбуждения
2) Изменение основного магнитного потока Ф
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
U |
|
|
М r a |
|
n0 n |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
n0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
Фн |
|
|
|
|
|
cEФ cEcМФ2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При ослаблении Ф |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Ф<Фн |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n0 |
, |
|
|
n |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мном |
М |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
3) Изменение напряжения в цепи якоря U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
М r a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
n |
U |
|
|
n0 |
n |
|
|
|
n0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n Uн |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
nном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
cEФ |
|
|
cEcМФ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U< Uн |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
При снижении U |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
n0 , |
|
n =const |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мном М |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
В этом двигателе обмотка возбуждения включена последовательно в цепь якоря, поэтому магнитный поток Ф в нем зависит от тока нагрузки I = Iа= Iв
V
А
С1
С2
Я1 М Я2
При небольших нагрузках магнитная система машины не насыщена и зависимость магнитного
потока от тока нагрузки прямо пропорциональна:
I = Iа= Iв |
Ф kф Ia |
В этом случае электромагнитный момент:
M смФ Ia см kфIa Ia
Mс I 2
ма
А частота вращения:
|
U - Ia r a |
|
U - Ia r a |
|
|
|
|
|
n |
|
|
n |
U - Ia r a |
||||
|
|
|
|
|
|
|||
cEФ |
cEkфIa |
|
c I |
a |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
E |
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
Таким образом, вращающий момент двигателя последовательного
возбуждения при ненасыщенном состоянии магнитной системы
пропорционален квадрату тока, а частота вращения обратно пропорциональна току нагрузки.
М, n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочие характеристики ДПТ |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
последовательного возбуждения: |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
n0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
|
М f (I ) |
и n f (I ). |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Мном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При больших нагрузках (I > Iном) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
nном |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
наступает |
насыщение |
магнитной |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
системы. При этом магнитный поток |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
при дальнейшем изменении нагрузки |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
не изменяется (Ф - const) и характе- |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
0 0,25Iном |
|
|
|
|
Iном |
I |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
ристики |
приобретают |
почти прямо- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n f (I ) |
|
линейный характер. |
|
|||||||
|
|
|
Характеристика |
|
- «мягкая», т.е. частота вращения значи- |
тельно изменяется при изменении нагрузки.
При уменьшении нагрузки частота вращения резко увеличивается, и при токе нагрузки менее 0,25 Iном частота вращения может достичь опасных пределов (двигатель «уйдет в разнос»).
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
Механическая характеристика n f (М)
n
n1 1
n2 |
2 |
0 |
М ном |
М |
|
1 – естественная;
2 – искусственная.
Резко падающие механические характеристики обеспечивают двигателю последовательного возбуждения устойчивую работу при любой механической нагрузке
Свойство этих двигателей разви- вать большой вращающий момент, пропорциональный квадрату тока нагрузки, имеет важное значение при пуске и перегрузках.
Это свойство обусловливает их широкое применение в качестве тяговых двигателей на транспорте, в качестве крановых двигателей в подъемных установках и других случаях электропривода с тяжелыми условиями пуска и
сочетания значительных нагрузок на вал с малой частотой вращения.
Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения
Регулирование частоты вращения:
1)изменением напряжения.
2)изменением магнитного потока обмотки возбуждения;
1.а – включением в цепь якоря регулировочного реостата Rрг
|
|
|
n |
|
|
|
С1 |
|
n1 |
без реостата Rрг |
|
|
|
|
|
|
|
Rрг |
С2 |
|
n2 |
с реостатом Rрг |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Я1 |
М |
Я2 |
0 |
М ном |
М |
|
|
||||
|
|
|
|
С увеличением реостата Rрг уменьшается напряжение на двигателе и, следовательно, снижается частота вращения.
Этот способ применяется только в двигателях небольшой мощности из-за больших потерь энергии в реостате Rрг.