4.1.3.Освоить способы регулирования частоты вращения двигателя.

4.1.4. Исследовать регулировочные свойства двигателя.

2. Основные теоретические положения.

Двигатель постоянного тока (ДПТ) состоит из:

• неподвижной части - статора;

• вращающейся части - якоря.

Статор - полый стальной цилиндр, на внутренней поверхности которо­го укреплено четное число главных полюсов с обмотками возбуждения посто­янного тока. Если обмотки возбуждения питаются от постороннего источника электрической энергии постоянного напряжения, двигатель называют двига­телем независимого возбуждения.

Якорь - цилиндр на валу машины из пакета тонких листов электротех­нической стали с пазами, заполненными обмоткой, присоединенной к коллек­торным пластинам, на которые налагается система щеток.

Анализ режимов работы двигателя можно произвести на базе основных уравнений, описывающих его работу:

U = Ея + 1яКя;

Ея = СеФ п;

М = СмФ1я;

где U - напряжение питания двигателя;

Ея - противо - э.д.с., индуктируемая в обмотке якоря;

1я - ток якоря;

Яя - сопротивление обмотки якоря;

Се - конструктивная постоянная двигателя:

PN

Се = ;

60а

Р - число пар главных полюсов двигателя;

N - число активных проводников якоря;

А - число параллельных ветвей обмотки якоря;

N - частота вращения якоря;

М - электромагнитный момент двигателя;

См - моментная постоянная двигателя:

PN

См = ;

2па

Ф - магнитный поток обмотки возбуждения.

Из первого уравнения легко определить ток якоря:

U - Ея

1я = ;

Яя

В начальный момент пуска, когда л = 0 и в соответствии с уравнени­ем Ея - СеФгг — 0, ток якоря в режиме пуска равен:

U

1яп = ,

Яя

и т.к. сопротивления якорной цепи мало, ток 1яп достигает опасной для двигателя величины, поэтому силовые двигатели постоянного тока запуска­ют с помощью пускового реостата, который ограничивает пусковой ток до безопасного значения (обычно до (2,5...3)1ян). И только по мере разгона двигателя, сопровождаемого увеличением Ея, сопротивление пускового рео­стата уменьшается до 0.

U

1яп = ;

Яя + Яд

Для обеспечения по возможности быстрого пуска при ограниченном токе якоря, ток возбуждения при пуске делают максимальным, полностью выводя регулировочный реостат в цепи возбуждения двигателя.

Из выражения для электромагнитного момента следует, что для изме­нения направления вращения существуют два способа:

1. изменить направление тока якоря, не изменяя направление тока воз­буждения ;

2. изменить направление тока возбуждения, не изменяя направление тока якоря.

Основные характеристики двигателя - механическая, регулировочная и рабочие.

Уравнение механической характеристики:

Механическая характеристика двигателя постоянного тока независимого возбуждения:

Рн

Мн = 9,55 ;

п_н

U

п₀ = ;

СеФ

Из уравнения механической характеристики следует, что регулировать частоту вращения ДПТ можно изменением подводимого напряжения, изменением тока возбуждения и изменением величины добавочного сопротивления в цепи якоря.

Регулирование частоты вращения якоря изменением величины добавочно­го сопротивления Ид в цепи якоря не экономично из-за значительных тепло­вых потерь в этом же резисторе. Лучше регулировать частоту вращения яко-

ч изменением напряжения U на обмотке якоря или изменением магнитного потока двигателя, изменяя ток возбуждения.

Регулировочные свойства двигателя обычно характеризуются регулиро­вочной характеристикой по = f (1в) либо 1я = f(lB) при U = Uh и постоянной нагрузке на валу двигателя , в частности в режиме холостого хода.

Мощность Р1 потребления двигателем электрической энергии из сети вычисляют по формуле:

PI = U (1я + 1в) ;

Мощность Р2 на валу двигателя определяют методом нагрузочного гене­ратора, соединенного с исследуемым двигателем муфтой.

Измеряя мощность генератора

Ро = Uo Io,

работающего при напряжении Uo и токе 1о, и зная его к.п.д. для различных нагрузок, т.е. зависимость т](Ро), находят мощность на валу двигателя так:

Ро

Р2 = .

т]г

Момент двигателя вычисляют так:

Р2

М « 9,55 ;

N

К.п.д. двигателя определяют:

Р2

7]_дв =

Р1

Рабочими характеристиками являются характеристики:

п(Р₂); М(Р₂), 1я(Р₂), tj(P₂), которые получают при напряжении Uh = const и 1в = const. (Рис.4.4.).