Глава десятая двигатели постоянного тока

§ 10-1. Общие сведения о двигателях постоянного тока

Двигатели постоянного тока находят широкое применение в промышленных, транспортных и других установках, где требуется широкое и плавное регулирование скорости вращения (прокатные станы, мощные металлорежущие станки, электрическая тяга на транспорте и т. д.).

По способу возбуждения двигатели постоянного тока подразделяются аналогично генераторам на двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения.

Схемы двигателей и генераторов с данным видом возбуждения одинаковы (рис. 9-1). В двигателях независимого возбуждения токи

якоря 1_а и нагрузки / равны: / = 1_а, в двигателях параллельного и смешанного возбуждения / = = /_а + /,ив двигателях последовательного возбуждения / = 1_а = /_в. С независимым.возбуждением от отдельного источника тока обычно выполняются мощные двигатели с целью более удобного и экономичного регулирования

Рис 10-1 Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбуждения

величины тока возбуждения. По своим свойствам двигатели независимого и параллельного возбуждения почти одинаковы, и поэтому первые ниже отдельно не рассматриваются.

Энергетическая диаграмма двигателя параллельного возбужден ния изображена на рис. 10-1. Первичная мощность Р_х является электрической и потребляется из питающей сети. За счет этой мощности покрываются потери на возбуждение р_в и электрические потери рд_ла = P_aRa в цепи якоря, а оставшаяся часть составляет электромагнитную мощность якоря Р_Эм = EJ_a, которая превращается в механическую мощность Р_мх. Потери магнитные р_мг, добавочные р_д и механические р„_х покрываются за счет механической мощности, а остальная часть этой мощности представляет собой, полезную механическую мощность Р₂ на валу.

Аналогичные энергетические диаграммы, иллюстрирующие преобразование энергии в двигателе, можно построить и для других типов двигателей.

Уравнение вращающих моментов. Электромагнитный момент двигателя

который является движущим и действует в сторону вращения, расходуется на уравновешивание тормозящих моментов: 1) момента М_о, соответствующего потерям р_ш, р_д и р_мх, покрываемым за счет механической мощности [см. равенство (9-6)]; 2) М_в — момента нагрузки на валу, создаваемого рабочей машиной или механизмом; 3) М_та — динамического момента [см. равенство (9-7)]. При этом

является статическим моментом сопротивления.

При установившемся режиме работы, когда п = const и поэтому

В дальнейшем индекс «эм» у М_Эм будем опускать. Обычно М_о мал по сравнению с М_в, и поэтому приблизительно можно считать, что при установившемся режиме работы М_э„ = М является полезным моментом на валу и уравновешивается моментом М_в. Можно также величину М_о включить в величину М_в.

Укажем, что если выразить Р в кет, a Q — через число оборотов в минуту п_н, то между Р, п_м и М в кгс >м будет существовать зависимость

Уравнения напряжения и тока. В двигателях направление действия э. д. с. якоря Е_а противоположно направлению тока якоря /_о (см. § 1-1), и поэтому Е_а называется также противоэлектродвижущей

силой якоря. Уравнение напряжения для цепи якоря двигателя можно записать следующим образом:

Здесь R_a — полное сопротивление цепи якоря [см. равенство (9-15)]. В режиме двигателя всегда U >> Е_а. Из равенства (10-4) следует, что

Скорость вращения и механические характеристики. Решая уравнение (10-4) совместно с (10-6) относительно п, находим уравнение скоростной характеристики п = f (I_a) двигателя:

Определив отсюда значение 1_а и подставив его в (10-7), получим уравнение механической характеристики п = f (M) двигателя:

которое определяет зависимость скорости вращения двигателя от развиваемого момента вращения.

Вид механической характеристики п = f (М) или М = f (n) при U = const зависит от того, как с изменением нагрузки или М изменяется поток машины Фе, и различен для двигателей с различными способами возбуждения. Это же справедливо и для скоростных характеристик (см. § 10-4 — 10-6).

Дата добавления: 2015-07-18