Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
м rп2, rп3 и rп4. Чем больше сопротивление rп, тем больший угол наклона имеет реостатная характеристика, т.е. тем она мягче. Следует отметить, что реакция якоря, уменьшая несколько поток машины Ф при нагрузке, стремится придать естественной механической характеристике отрицательный угол наклона, при котором частота вращения n возрастает с увеличением момента М. Однако двигатель с такой характеристикой в большинстве электроприводов устойчиво работать не может. Поэтому современные мощные двигатели с параллельным возбуждением часто снабжают небольшой последовательной обмоткой возбуждения, которая придает механической характеристике необходимый наклон. М. д. с. этой обмотки при токе Iном составляет 10% от м. д. с. параллельной обмотки.
Рис.2.61 Механические и рабочие характеристики двигателя с параллельным возбуждением
Регулировочный реостат rp.в позволяет изменять ток возбуждения двигателя Iв и его магнитный поток Ф.Как следует из (2.77а), при этом будет изменяться и частота вращения n. В цепь обмотки возбуждения выключатели и предохранители не устанавливают, так как при разрыве этой цепи и небольшой нагрузке на валу частота вращения двигателя резко возрастает (двигатель идет в разнос). При этом сильно увеличивается ток якоря и возникает круговой огонь.
На рис.2.61, б изображены рабочие характеристики рассматриваемого двигателя. Они представляют собой зависимости потребляемой мощности P1 тока Ia ? Iн, частоты вращения n, момента М и к. п. д. ? от отдаваемой мощности Р2 на валу двигателя при U = const и Iв = const. Характеристики n = f(P2) и M = f(Р2), как следует из рассмотренных ранее положений, являются линейными, а зависимости Pl = f(P2), Ia = f(P2) и ? = f(P2) имеют характер, общий для всех электрических машин. Иногда рабочие характеристики строят в зависимости от тока якоря Iа.
В случае, если обмотка якоря двигателя и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряжениями, его называют двигателем с независимым возбуждением. Такие двигатели применяют в электрических приводах, у которых питание двигателей осуществляется от генераторов или полупроводниковых преобразователей. Механические и рабочие характеристики двигателя с независимым возбуждением аналогичны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением, так как у них ток возбуждения Iв также не зависит от тока якоря Iа.
Рис.2.62 Схема двигателя с последовательным возбуждением, зависимости его момента и частоты вращения от тока якоря
Двигатель с последовательным возбуждением. В этом двигателе (рис.2.62, а) ток возбуждения Iв = Iа, поэтому магнитный поток Ф является некоторой функцией тока якоря Iа. Характер этой функции изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. При токе якоря 1а Iном) можно считать, что Ф = const. В соответствии с этим изменяются и зависимости n = f(Ia) и M f(Ia).
При токе якоря Iа < (0,8 0,9) Iном частота вращения
,(2.78)
где с1 и с2 постоянные.
Следовательно, скоростная характеристика двигателя n = f (Ia) имеет форму гиперболы (рис.2.62, б).
При токе якоря Iа > Iном частота вращения
,(2.78а)
где с1 и с2 постоянные.
В этом случае скоростная характеристика n = f(Ia) становится линейной.
Аналогично может быть получена зависимость электромагнитного момента от тока якоряM = f(Ia). При Iа < (0,8 0,9) Iиом электромагнитный момент
,(2.79)
где c3 постоянная.
Следовательно, моментная характеристика М = f(Iа) имеет форму параболы (рис.2.62, б).
При Iа > Iном электромагнитный момент
,(2.79а)
где с3постоянная.
В этом случае зависимость M = f(Ia) становится линейной.
Механические характеристики n = f(M) (см. рис.2.63, а) могут быть построены на основании зависимостей ni = f(Ia) и M=f(Ia). При токе якоря, меньшем (0,8 0,9) Iном, частота вращения изменяется по закону
,(2.80)
где с1постоянная.
При токе якоря, большим Iном, зависимость n = f(M) становится линейной.
Кроме естественной характеристики 1, путем включения добавочных пусковых сопротивлений rп в цепь якоря можно получить семейство реостатных характеристик 2, 3 и 4. Эти характеристики соответствуют различным значениям rп2, rп3 и rп4; причем чем больше гп, тем ниже располагается характеристика.
Из рис.2.63, а следует, что механические характеристики рассматриваемого двигателя (естественная и реостатные) являются мягкими и имеют гиперболический характер.
Рис.2.63 Механические и рабочие характеристики двигателя с последовательным возбуждением
При малых нагрузках частота вращения n резко возрастает и может превысить максимально допустимое значени