Расчет естественной механической характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением по паспортным данным

Расчет естественной механической характеристики осуществляется по номинальным параметрам ДПТ НВ: Рном — номинальная мощность, Вт; пном — номинальная частота вращения, в оборотах в минуту; UHOM, /ном — номинальное напряжение и ток, В и А; г|ном— номинальный КПД.

Методика расчета включает следующие этапы.

1. Определяется номинальная частота вращения ДПТ, 1/с:

2. Определяется номинальный момент, Нм:

где Р — мощность на валу ЭД, Вт.

3. Определяется номинальное сопротивление ДПТ, Ом:

4. Вычисляется сопротивление якоря ДПТ, Ом:

Сопротивление якоря ДПТ часто приводится в его технической характеристике.

5. Определяется коэффициент, Вс:

6. Определяется синхронная частота вращения вала двигателя, 1/с:

На основе вычисленных параметров строится естественная механическая характеристика ДПТ НВ, по двум точкам с координатами: со0,М = 0 — точка а; (ономном — точка в: прямая 4 на рис. 12.34.

Естественные электромеханическая и механическая характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Схема включения ДПТ последовательного возбуждения представлена на рис. 12.37.

Обмотка возбуждения ОВ данного двигателя включается последовательно с обмоткой якоря, т.е. в этом двигателе ток возбуждения равен току якоря. Магнитный поток Ф зависит от тока возбуждения или якоря I, в соответствии с кривой намагничивания, представленной на рис. 12.38.

Кривая намагничивания Ф(7) является нелинейной функцией тока якоря (см. рис. 12.38, кривая 1).

Рабочая точка на кривой намагничивания для ДПТ ПВ обычно соответствует точке А — номинальный режим работы. Представление кривой намагничивания аналитическим выражением из-за сложности уравнения практически не применяется в расчетах. Расчет естественных электромеханических и механических характеристик ДПТ независимого возбуждения осуществляют аппроксимируя кривую намагничивания прямой линией (см. рис. 12.38, прямая 2), либо ломаной линией, прямая ОБС (рис. 12.38), или используя универсальные характеристики ДПТ последовательного возбуждения определенной серии.

Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Рис. 12.37. Схема включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Кривая намагничивания ДПТ последовательного возбуждения

Рис. 12.38. Кривая намагничивания ДПТ последовательного возбуждения

Получим естественные электромеханическую и механическую характеристики ДПТ при представлении кривой намагничивания прямой линией 2 (см. рис. 12.38). В этом случае магнитный поток машины определяется уравнением

где а = tg(p-^- — коэффициент; ф — угол наклона прямой 2 к оси токов Щ

(см. рис. 12.38); тф7 — масштабы представления потока и тока на рис. 12.38, если расчет ведется в абсолютных величинах.

Подставляя (12.87) в уравнение (12.76) получим момент двигателя

Подставляя (12.87) в уравнение (12.78), получим уравнение электромеханической характеристики ДПТ последовательного возбуждения:

Заменяя в уравнении (12.89) ток через момент из (12.88), получим уравнение механической характеристики ДПТ ПВ:

Из анализа уравнений (12.89) и (12.90) видно, что зависимости со (!) и со(М) для данного ДПТ являются гиперболическими, при этом с приближением тока и момента к нулю (/—>0,М^0), частота вращения стремится к бесконечности (со —» оо). Если ток или момент устремляются в бесконечность (/ —» оо,М —>• оо), то частота вращения ДПТ асимптотиче-

( R ^

ски приближаются к величине--(рис. 12.39). При изменении тока

V ка)

и момента ДПТ в пределах от нуля до номинальных значений характеристики находятся в первом квадранте со(/),со(М).

Снижение частоты вращения ДПТ до нуля происходит при токах /ю и моментах МКЗ значительно превышающих их номинальные значения.

При представлении кривой намагничивания ломаной линией ОБС (см. рис. 12.38), точку перелома характеристики (точка Б) выбирают при токе якоря возбуждения I? =0,95 (см. рис. 12.38).

Характеристики ДПТ последовательного возбуждения

Рис. 12.39. Характеристики ДПТ последовательного возбуждения:

а — электромеханическая; б — механическая

В этом случае, в диапазоне изменения токов якоря (возбуждения) от нуля до 0,95/Вном (участок ОБ) уравнения естественных электромеханической и механической характеристик соответствует (12.89) и (12.90), так как магнитный поток ДПТ зависит от тока якоря — уравнение (12.87).

В диапазоне изменения токов якоря выше 0,95/НОМ магнитный поток двигателя является постоянным (см. рис. 12.38, участок БС), Ф = const. Поэтому в данном режиме электромеханическая и механическая характеристики ДПТ последовательного возбуждения строятся по уравнениям (12.79), (12.80) и являются прямыми линиями. На рис. 12.39 представлены естественные электромеханическая и механическая характеристики ДПТ, которые состоят из двух участков: первый участок I (от 0 до /?) построен по уравнениям (12.89) и (12.90); второй участок II (/* >7|) построен по уравнениям (12.79) и (12.80).

Из анализа механической характеристики ДПТ последовательного возбуждения, (см. рис. 12.39) следует, что она имеет переменную и достаточно малую жесткость и поэтому ее часто называют «мягкой». С увеличением момента (М) на валу ДПТ частота вращения вала уменьшается, а при малых моментах частота — увеличивается и может превысить максимальное допустимое значение (двигатель идет «вразнос»). Поэтому необходимо в схеме управления ДПТ последовательного возбуждения предусмотреть ограничение максимальной частоты вращения.

Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения применяются в механизмах с тяжелыми условиями пуска (при малых частотах момент двигателя максимальный) и широким диапазоном изменения момента сопротивления. В частности большинство стартерных электродвигателей автомобилей — это ДПТ последовательного возбуждения.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >