- •2. Исследование механических характеристик машины постоянного тока независимого возбуждения в двигательном и генераторном режиме и противовключении
- •Где Ua – напряжение, подключенное к обмотке якоря;
- •Двигательный режимхарактеризуется тем, что машина преобразует электрическую энергию, потребляемую от источника, в механическую и передает ее рабочему механизму.
- •2.3. Расчеты и построения
- •А) автоматы на модулях «Модуль питания стенда» и «Модуль питания» включить, на модуле «Преобразователь частоты» переключатель sa1 переключить в верхнее положение, sa2 – в положение «Вперед»;
- •3.3. Расчеты и построения
- •4.2. Методические рекомендации к проведению исследования
- •4.3. Расчеты и построения
- •3.4. Контрольные вопросы
2. Исследование механических характеристик машины постоянного тока независимого возбуждения в двигательном и генераторном режиме и противовключении
Ц е л ь р а б о т ы: исследовать работу машины постоянного тока с независимым возбуждением в двигательном и генераторном режиме и противовключении, построить соответствующие механические характеристики [].
2.1. Краткие теоретические сведения
Электрическая машина любого типа (как постоянного так и переменного тока), используемая в системах электропривода, может работать в двигательном и тормозных режимах.
Для отражения свойств приводной электрической машины применяют следующие характеристики:
- электромеханическую, представляющей собой зависимость угловой скорости или частоты вращенияnдвигателя от тока, протекающего по обмотке якоря: = f (Iа) илиn = f (Iа);
- механическую, представляющей собой зависимость угловой скорости или частоты вращенияnдвигателя от электромагнитного моментаМ: = f (М) илиn = f (М).
Принятая единица измерения угловой скорости – рад/с, а частоты вращенияn– об/мин.
Известно уравнение, составленное по второму закону Кирхгофа для цепи якоря двигателя постоянного тока в установившемся режиме его работы [],
Uа = Eа + RаIа = kФ + (rа + Rр)Iа , (2.1)
Где Ua – напряжение, подключенное к обмотке якоря;
Ea – электродвижущая сила (ЭДС), наводимая основным магнитным потоком в обмотке якоря;
Ia – ток, протекающий в обмотке якоря (в генераторном режиме направление тока якоря меняется на противоположное);
k – коэффициент, обусловленный конструктивными параметрами машины;
Ф – основной магнитный поток;
Ra – суммарное сопротивление в цепи обмотки якоря, равное Ra = rа + Rр ;
rа – сопротивление обмоток машины, включенных последовательно в цепь якоря, графитовых щеток, переходного скользящего контакта и соединений, выполненных в цепи якоря непосредственно в самой электрической машине;
Rр – сопротивление реостатов, подключенных последовательно к обмотке якоря.
Выразив из (2.1) угловую скорость, получим скоростную, или электромеханическую, характеристику:
. (2.2)
Известна зависимость для определения электромагнитного момента МПТ [],
М = kФIа . (2.3)
Выразив из (2.3) ток якоря и подставив его в выражение (2.2), получим:
. (2.4)
Как видно из выражения (2.4),если не учитывать размагничивающее действие реакции якоря, механическая характеристика машины постоянного тока с независимым возбуждением при неизменных значенияхUа,ФиRапредставляет собой прямую линию (рис. 2.1).
При моменте, равном нулю (М = 0), все характеристики, соответствующие различным значениямRр, проходят через одну точку, лежащую на оси ординат. Угловая скорость в этой точке имеет значение (0 = Uа / kФ), не зависящее от значения сопротивления цепи якоря. Режим работы машины с такой скоростью вращения ротора называетсяидеальным холостым ходом. В таком режиме работы ток в цепи якоря отсутствует (Iа = 0), ЭДС обмотки якоря равна напряжению (Еа = Uа). Такой режим может возникнуть при движении привода под действием внешней силы, например, силы тяжести, которая скомпенсировала силу трения, противодействующую движению.
Второе слагаемое уравнения (2.4) характеризует изменение угловой скорости , т. е. наклон (жесткость) механической характеристики.
Естественная характеристика двигателя получается при Rр = 0 (т.е.Rа =rа), номинальных значениях напряженияUаи магнитного потокаФ. Механические характеристики, получаемые при включении в цепь обмотки якоря реостата (Rp > 0), называются искусственными, или реостатными.