![]() |
Электрические машины постоянного тока |
![]() |
![]() |
• Обзор сайта • | ![]() |
![]() |
• Электротехника • | ![]() |
|
|
Двигатель
с параллельным возбуждением является наилучшим среди двигателей
постоянного тока для привода механизмов, требующих почти постоянной частоты
вращения и в то же время экономичного регулирования скорости. Схема этого
двигателя показана на рис. 4-25.
Зажимы пускового реостата обозначаются:
Л — присоединяемый к линии (питающей сети);
М — к зажимам обмотки возбуждения ;
Я — к зажимам якоря.
Черными кружками (рис. 4-25) обозначены рабочие контакты, а
пропуски между ними соответствуют секциям сопротивлений реостата. Металлическая
дуга 3 при работе двигателя постоянно соединяет зажим Л с зажимами шунтового
реостата, регулирующего ток возбуждения
Iв.
Перед замыканием рубильника необходимо убедиться, что рычаг (подвижный контакт)
1 пускового реостата 2 стоит на холостом контакте 0.
Подвижный контакт шунтового реостата в цепи возбуждения должен находиться в
крайнем левом положении, при котором сопротивление реостата минимально.
При замыкании рубильника и переводе рычага пускового реостата на первый из
рабочих контактов ток
I
двигателя разветвляется на ток якоря
Iя
и ток обмотки возбуждения
Iв.
Таким образом, ток в питающей цепи
где
Iв
= ( 1
7 )%
Iн.
Первый бросок тока в зависимости от величины пускового сопротивления
Iп
= ( 1.5
2.0 )
Iн.
Под действием начального вращающего момента якорь начинает вращаться и с
нарастанием скорости ток якоря уменьшается.
Тогда рычаг пускового реостата, может быть переведен на второй контакт. При этом
ток якоря, увеличившись броском, вызовет увеличение вращающего момента и
дальнейшее приращение скорости, а затем вновь начинает уменьшаться.
Тогда рычаг реостата переводят на следующий контакт и т. д. Пуск заканчивается,
когда все сопротивление выведено и на якорь подано полное напряжение
Uн.
Сопротивление пускового реостата
rр обычно рассчитано
на кратковременную работу пуска и оставлять рукоятку реостата на промежуточных
контактах длительно нельзя.
Чем быстрее нарастает противо-э. д. с. якоря, тем скорее, уменьшается ток и тем
меньше нагрев обмотки якоря. Поэтому пуск производят всегда при наибольшем токе
возбуждения, замыкая, накоротко сопротивление регулировочного реостата
(рис. 4-25).
Тогда магнитный поток машины
Φ
и противо-э. д. с. будут максимальны. Кроме того, электродвигатель при пуске
должен развивать повышенный вращающий, момент, а это может быть также при
наибольшем магнитном потоке формула
(4-8).
Перед отключением двигателя переводят рычаг пускового реостата на нулевой
контакт, a затем размыкают рубильник. Этим исключается подгорание контактов
рубильника.
Скоростная характеристика двигателя
n = f ( I ) при
U
= const и
Iв
= const показана
на рис. 4-26 кривой 1.
При отсутствии механической нагрузки ток холостого хода
Iх
<
10
%
Iн
и скорости наибольшая:
так как
Iяrя
0.
При увеличении нагрузки (момента сопротивления) на валу двигателя частота
вращения падает незначительно,так как автоматическое увеличение вращающего
момента происходит за счет увеличения тока в цепи якоря
Iя,
который согласно уравнению
(4-14а) резко возрастает при незначительном уменьшении противо-э. д. с.
вследствие малой величины сопротивления цепи якоря
rя. Такая характеристика
называется жесткой.
При неизменном токе возбуждения магнитный поток Φ
можно считать приблизительно постоянным, так как влияние реакции якоря
незначительно.
Тогда вращающий момент двигателя
приблизительно пропорционален току
I.
Поэтому если отложить
М
но оси абсцисс на рис. 4-26, то получится механическая
характеристика двигателя, т. е.
n = f ( M ) при
U
= const и
Iв
= const
Очень удобны для пользования рабочие характеристики (рис. 4-27),
даваемые в каталогах и описаниях электродвигателя. Это
при Uн = const и Iв = const ,где η - к. п. д. двигателя ,а Р2 - полезная мощность на валу.
Развиваемая на валу мощность двигателя
а вращающий момент
При неизменной частоте вращения зависимость
M = f ( Р2 ) была бы прямой
линией, проходящей через начало координат. Однако скорость
n при увеличении
Р2
падает и момент не пропорционален
Р2. Ток
I при неизменном
U пропорционален
мощности в цепи питания
P1 = UI. Так как потери двигателя
P1
—
Р2 малы, то ток
I
приблизительно пропорционален
Р2.
Регулирование скорости двигателя с параллельным возбуждением обычно
производится изменением тока возбуждения. Этот способ дает экономичное плавное
регулирование в пределах 1 : 1,5, а в специальном исполнении — до 1:8.
Регулирование происходит следующим образом.
Вращающий момент двигателя
М = cмIФ,
при
Ф
= const пропорционален току
I,
а ток
Вследствие малой величины rя падение напряжения в цепи якоря Iяrя невелико. Поэтому при постоянных значениях U и rя ток якоря может значительно возрасти при небольшом уменьшении противо-э. д. с.
Таким образом, если при некоторой постоянной нагрузке
(Mвр = Mт)
и частоте вращения уменьшить ток возбуждения например на 5%, то. на столько же
сразу уменьшатся магнитный поток
Ф и противо-э. д. с.
E.
Это вызовет резкое увеличение тока якоря и вращающего момента, причем избыточный
момент пойдет на ускорение вращения якоря. Однако по мере нарастания скорости
якоря противо-э. д. с. снова увеличится, ток якоря уменьшится до величины, при
которой вращающий момент
М = cмФIя
примет прежнее значение. Таким образом, при равенстве
Mвр = Mт
установится новая постоянная частота вращения, большая прежней.
При таком способе регулирования потери энергии в регулировочном реостате
(мощность потерь
Pрег = I2вrв)
очень малы, так как
Iв составляет всего
( 2
5%)
Iн.
Этот способ позволяет изменять частоту вращения двигателя в сторону ее
увеличения выше номинальной.
Если при неизменной нагрузке на валу двигателя включить добавочное сопротивление
rд
последовательно с обмоткой якоря, то в первый момент ток якоря уменьшится,
отчего уменьшится вращающий момент и, так как момент сопротивления окажется
больше, скорость уменьшится. Однако вследствие уменьшения скорости и противо-э.
д. с. ток якоря станет возрастать, будет возрастать вращающий момент и при
равенстве моментов дальнейшее снижение скорости прекратится. Двигатель будет
продолжать работать с постоянной, но пониженной частотой вращения. Этот способ -
регулирования неэкономичен вследствие значительных потерь энергии в
сопротивлении реостата.