2.4.6.5. Механическая мощность

Механическая мощность двигателя в относительных единицах

При заданном коэффициенте сигнала максимум механической мощности имеет место при скорости , определяемой из уравнения

или

,

отсюда

Следовательно, максимальную мощность двигатель развивает при скорости, равной половине скорости холостого хода. Подставляя в выражение для , получим максимальное значение механической мощности:

Очевидно, что при скорости, равной нулю, и при холостом ходе механическая мощность равна нулю. На рис.2.28б показаны изменения механической мощности в зависимости от величины при разных коэффициентах сигнала, построенные с использованием выражения (2.87). Из этих графиков следует, что при уменьшении эффективного коэффициента сигнала использование исполнительного двигателя ухудшается.

Характеристики реального двигателя с амплитудным управлением. В реальном двигателе при скорость холостого хода больше, чем в идеализированном. Объясняется это тем, что с повышением относительной скорости ротора его индуктивное сопротивление сильнее влияет на ток ротора обратной последовательности , чем на ток прямой последовательности . Эти токи можно определить из схем замещения ротора по формулам

из которых следует, что при увеличении относительной скорости влияние индуктивного сопротивления на ток прямой последовательности уменьшается, а на ток обратной последовательности - увеличивается, т. к. . Поэтому в реальном двигателе поток обратной последовательности меньше, чем в идеализированном, в связи с чем уменьшается и тормозной момент, образуемый этим потоком, что приводит к некоторому увеличению скорости вращения. Второй особенностью реальных механических характеристик является их криволинейность. Это также обусловливается, в основном, влиянием индуктивных сопротивлений двигателя, нарушающих линейную зависимость тока ротора от его относительной скорости.

Регулировочные характеристики реального двигателя проходят выше характеристик идеализированного двигателя. Иными словами, при заданном относительном моменте требуемая скорость в реальном двигателе будет достигнута при меньшем коэффициенте сигнала.

Только при малых значениях регулировочную характеристику можно считать линейной, положив .

Мощности управления и возбуждения у реального двигателя. Ток возбуждения у реального двигателя практически не зависит от режима работы. Поэтому мощность возбуждения остается примерно постоянной при всех значениях и . Мощность обмотки управления также не зависит от скорости вращения , но сильно меняется с изменением коэффициента сигнала, т. к.

,

где - полное сопротивление обмотки управления.

Коэффициент мощности имеет максимум при пуске и равен 0,5-0,6 (у двигателя с полнм ротором). С возрастанием скорости уменьшается. КПД у двигателя с полым немагнитным ротором невелик и равен 10-20% при и (рис. 2.29). Низкая величина КПД объясняется большими потерями в роторе (из-за увеличенного сопротивления) и в статоре (из-за очень большого тока холостого хода).

Рис. 2.29. Зависимость КПД реального двигателя с амплитудным управлением от относительной скорости вращения

С уменьшением коэффициента сигнала КПД уменьшается, т.к. резко снижается полезная мощность, а потери и в статоре и в роторе уменьшаются сравнительно мало.