ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Схема включения и статические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Обозначения, принятые на рис. 3.14, те же, что и на рис. 3.1 для двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

При изменении нагрузки на валу двигателя угловая скорость будет изменяться как за счет падения напряжения на сопротивлениях якорной цепи, так и за счет увеличения потока возбуждения Ф. У двигателя по­стоянного тока последовательного возбуждения обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря, поэтому ток обмотки яко­ря является одновременно и током обмотки возбуждения. Зависимость потока возбуждения от тока возбуждения двигателя представлена уни­версальной кривой намагничивания на рис. 3.12, зависимость 1. Кривая намагничивания не имеет точного аналитического выражения и в расче­тах обычно аппроксимируется отрезками прямых. Как вариант, на рис. 3.12 кривая намагничивания аппроксимирована двумя прямыми отрез­ками 2:

Ф = кн-1 при 0</</н; (3.31)

0 = 0j при />/н, (3.32)

где кп - коэффициент пропорциональности между током и потоком кривой намагничивания; Ф| - поток насыщения кривой намагничива­ния двигателя. Подставим (3.31) в (3.3), получим уравнение электроме­ханической характеристики двигателя последовательного возбуждения при линейной зависимости потока возбуждения от тока якоря

Зависимость (3.33) носит гиперболический характер.

При токах якоря двигателя, больших номинального тока и приня­том законе аппроксимации, поток двигателя стабилизируется и стано­вится равным Ф^. На этом участке работы электродвигателя его элек­тромеханическая характеристика описывается уравнением

Выражение (3.34) - уравнение прямой линии. Таким образом, при больших нагрузках зависимость между угловой скоростью двигателя и током обмотки якоря линейная.

При принятой аппроксимации график электромеханической харак­теристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения приведен на рис. 3.15, а.

Электромагнитный момент двигателя постоянного тока определя­ется зависимостью (3.4)

М=к-Ф-1.

Подставив в (3.4) выражение для потока (3.31) и решив полученное уравнение относительно тока якоря I, будем иметь

1= к-кн

При принятой аппроксимации график механической характеристи­ки двигателя постоянного тока последовательного возбуждения приве­ден на рис. 3.15, б.

Рис. 3.15. Электромеханическая (а) и механическая (б) характеристики двигателя последовательного возбуждения

Анализ уравнений (3.33) и (3.36) показывает, что электромеханиче­ские и механические характеристики, хотя и носят гиперболический ха­рактер при малых нагрузках, но не совпадают даже построенные в отно­сительных единицах.

Особенность электромеханической и механической характеристик двигателя последовательного возбуждения является то, что

• они нелинейны при малых нагрузках и становятся практически линейными при нагрузках больших, чем номинальная;

• теоретически они не имеют скорости идеального холостого хода. На практике за счет остаточного потока намагничивания Фост

скорость идеального холостого хода существует и определяется уравне­нием

однако она достаточно велика, поэтому двигатели последовательного возбуждения нельзя включать без нагрузки во избежание их разрушения от центробежных сил.

Уравнения (3.33), (3.34) и (3.36), (3.37) не позволяют произвести расчет статических электромеханических и механических характери­стик двигателя постоянного тока последовательного возбуждения, так как отсутствует информация для определения конструктивного коэф­фициента к двигателя и коэффициента пропорциональности кн между током и потоком кривой намагничивания двигателя.

В большинстве практических случаев для расчета реальных естест­венных электромеханических и механических характеристик использу­ют универсальные характеристики. Универсальные характеристики двигателей последовательного возбуждения типов МП, ДП и Д мощно­стью до 10 кВт приведены на рис. 3.16. Они представляют собой зави­симость относительных значений скорости со* = (у и момента

/ ®н

М* = от относительного тока обмотки якоря /* = ^ , где

В каталожных данных двигателей последовательного возбуждения обычно приводятся следующие параметры:

• Рн - номинальная мощность двигателя, кВт;

• пн - номинальная частота вращения, об/мин;

• UH - номинальное напряжение обмотки якоря, В;

• /н - номинальный ток якоря, А;

• г|н - номинальный КПД, о. е.

Порядок расчета естественных электромеханической и механиче­ской характеристик двигателя последовательного возбуждения сле­дующий:

• определяется номинальная угловая скорость

• определяется номинальный момент на валу двигателя

• задается произвольное относительное значение тока и от­кладывается на графике универсальной характеристики двигателя по­следовательного возбуждения;

• определяются соответствующие току Tj* относительные зна­чения угловой скорости оо^* и момента Mj*;

• пересчитываются относительные значения тока, скорости и момента на абсолютные значения

^1 _ ^1* ' ’

<х>1 = <х>1* • оон;

Мх =М^ - Мн;

• строится правая декартовая система координат для электроме­ханических и механических характеристик в абсолютных единицах;

• абсолютные значения тока скорости и момента откладываются в соответствующей системе координат со = /(/) и со = /(М);

• аналогичные вычисления производятся и для других значений тока /2*, /у*;

• по отложенным точкам строятся естественные электромехани­ческие и механические характеристики двигателя последовательного возбуждения.