Содержание
Предыдущий § Следующий

7 Электродвигатели постоянного тока

Двигатели постоянного тока обладают хорошими регулировочными свойствами: изменение их частоты вращения достигается более простыми средствами, чем в двигателях переменного тока. Поэтому двигатели постоянного тока широко применяются в сложных системах электропривода, где требуется регулирование скорости. В связи с интенсивной автоматизацией промышленности и транспорта потребность в двигателях постоянного тока увеличивается и темп роста их выпуска выше, чем в среднем по электрическим машинам.

7.1. Основные уравнения электрической машины в режиме двигателя

Машина постоянного тока с независимым или параллельным возбуждением, подключенная к сети с постоянным напряжением U, может работать как в генераторном, так и в двигательном режимах и переходить из одного режима в другой.

Для контура «обмотка якоря — сеть» можно, согласно второму закону Кирхгофа, написать уравнение

Если E>U, то ток /_а совпадает по направлению с ЭДС Е и машина работает в генераторном режиме (рис. 7.1, а). При этом электромагнитный момент М противоположен направлению вращения п, т. е. является тормозным. Уравнение (7.1) для генераторного режима может быть записано в виде U—E—/„2/?. Если же E<.U, то ток

I_a направлен против ЭДС Е и входит в уравнение (7.2) с обратным знаком. В соответствии с этим меняет свой знак и электромагнитный момент М — он действует по направлению вращения п. При этом машина работает в двигательном режиме (рис. 7.1, б) и уравнение (7.1) принимает вид

Свойства двигателей постоянного тока, как и генераторов, в основном определяются способом питания обмотки возбуждения. В связи с этим различают двигатели с параллельным, независимым, последовательным и смешанным возбуждением. Схемы включения двигателей отличаются от схем включения соответствующих генераторов только наличием пускового реостата в цепи якоря, который вводится для ограничения тока при пуске.

В двигателе с параллельным возбуждением (рис. 7.2, а) обмотка возбуждения подключена параллельно с обмоткой якоря к сети. В цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат Ярегв, а в цепь якоря — пусковой реостат /?„. Характерной особенностью двигателя является то, что ток возбуждения /_в не зависит

от тока якоря/_а (тока нагрузки), так как питание обмотки возбуждения эквивалентно независимому:

При отсутствии регулирования, т. е. при неизменном сопротивлении в цепи обмотки возбуждения, ток возбуждения 1_В постоянен. Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно считать, что и магнитный поток Ф двигателя не зависит

Рис. 7.2 Схема двигателя с параллельным возбуждением (а) и зависимости его момента и частоты вращения от тока якоря (б)

Рис. 7.3. Схема двигателя с последовательным возбуждением (а), зависимости его момента и частоты вращения от тока якоря (б)

от нагрузки. При этом условии моментная характеристика двигателя M=f(I_a) прямолинейна и проходит через начало координат:

где л_о=£//с_еФ— частота вращения при холостом ходе; Ап= = /_аЕ/?/с_еФ — изменение частоты вращения, обусловленное возрастанием тока нагрузки.

Уменьшение частоты вращения при номинальной нагрузке Ап_ном невелико и составляет всего 3... 5% от п₀ (рис. 7.2, б). Это объясняется малым падением напряжения в обмотках в цепи якоря.

В двигателе с последовательным возбуждением (рис. 7.3, а) ток возбуждения равен току якоря /_в=/о, поэтому магнитный поток Ф является функцией тока якоря 1_а. Характер этой функции изменяется в зависимости от нагрузки двигателя. При токе якоря /_о< < (0,8... 0,9)/_Ном, когда магнитная система машины не насыщена, Ф=&р 1_а.

При ненасыщенной магнитной системе моментная характеристика имеет вид квадратичной параболы:

При больших токах начинает сказываться насыщение магнитной системы и изменение момента и скорости замедляется (сплошные линии на рис. 7.3, б).

В двигателе со смешанным возбуждением (рис. 7.4, а) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения — параллельной и последовательной. Поэтому его скоростная характеристика (рис. 7.4, б, кривые 3 и 4) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая /) и последовательным (кривая 2) возбуждениями. В зависимости от со-

Рис. 7.4. Схема двигателя со смешанным возбуждением (а) и его скоростные характеристики (б)

отношения МДС параллельной и последовательной обмоток при номинальном режиме можно приблизить характеристику двигателя со смешанным возбуждением к характеристике / (при малой МДС последовательной обмотки) или к характеристике 2 (при малой МДС параллельной обмотки). Таким образом, характеристики двигателя со смешанным возбуждением являются промежуточными между характеристиками двигателей с параллельным и последовательным возбуждением, причем по желанию можно выполнить двигатель с любой промежуточной характеристикой.

Двигатели со смешанным возбуждением из-за наличия в них двух обмоток возбуждения, изолированных друг от друга, сложнее в изготовлении и дороже, чем двигатели с параллельным и последовательным возбуждением.

Содержание
Предыдущий § Следующий