Лекции / Лекция 32 Двигатели постоянного тока

Mc const Тогда точки пересечения механических характеристик с моментом сопротивления являются точками равновесия моментов M Mc 0 (точки 1 и 2 на рис. 5.9) и соответствуют установившемуся режиму работы двигателя. Теперь предположим, что момент сопротивления Mc скачком увеличился на Mc .

Рассмотрим сначала работу двигателя в точке 1. В соответствии с уравнением движения Jd /dt M Mc можно утверждать, что скорость двигателя скачком измениться не может, и тогда в точке 1 справедливо неравенство d /dt 0. Иными словами при увеличении момента сопротивления скорость двигателя будет уменьшаться и по механической характеристике будет перемещаться в сторону точки 1 . Пусть при достижении этой точки характеристики момент сопротивления восстанавливает свое первоначальное значение Mc .

Скорость не может измениться скачком, и для точки 1 будет справедливо неравенство d /dt 0 . То есть скорость двигателя начнет увеличиваться и по механической характеристике будет перемещаться в сторону точки 1. В этой точкеM Mc и дальнейшего изме-

нения скорости происходить не будет. Таким образом, двигатель вернулся после исчезновения возмущения в исходную точку работы. Следовательно, падающая механическая характеристика является статически устойчивой. Условие устойчивой работы можно записать следующим образом

dM dMc . d d

Теперь рассмотрим работу двигателя в точке 2. Как и в предыдущем случае, скорость двигателя скачком измениться не может, и тогда в точке 2 справедливо неравенство d /dt 0 . Иными словами при увеличении момента сопротивления скорость двигателя будет уменьшаться и по механической характеристике будет перемещаться в сторону точки 2 . Пусть при достижении этой точки характеристики момент сопротивления восстанавливает свое первоначальное значение Mc . В отличие от предыдущего случая в точке 2 момент сопротивления по-прежнему остается больше электромагнитного момента, а d /dt 0 , что приводит к дальнейшему уменьшению скорости (в направлении 0 ). Следовательно, восходящая механическая характеристика является статически неустойчивой.

В современных высокоиспользованных двигателях сильно проявляется размагничивающее действие реакции якоря, и получить у них падающую механическую характеристику не удается. В этом случае для получения падающей (статически устойчивой) характеристики на полюсах размещают дополнительно последовательную обмотку возбуждения, имеющую всего несколько витков и предназначенную только для компенсации размагничивающего действия реакции якоря. Эта обмотка носит название стабилизирующей. При наличии этой обмотки магнитный поток двигателя практически не будет изменяться 0

при изменении тока якоря – он будет стабилизирован. Механическая характеристика такого двигателя будет падающей. Несмотря на то, что двигатель имеет смешанное возбуждение, его называют двигателем параллельного (независимого) возбуждения со стабилизирующей обмоткой.

Сравнение характеристик двигателей. Двигатели параллель-

ного и независимого возбуждения имеют жесткую механическую характеристику и поэтому применяются в установках, где необходимо поддерживать постоянную частоту вращения при изменении момента нагрузки. К таким установкам относятся станки, прокатные станы, вентиляторы и т.д. Двигатели независимого возбуждения находят также широкое применение в установках, где необходимо регулирование частоты вращения в широком диапазоне. В таких системах подводимое к якорю двигателя напряжение изменяется в широких пределах, в то время как напряжение возбуждения остается неизменным.

В двигателях последовательного возбуждения электромагнитный момент имеет квадратичную зависимость от тока якоря. Поэтому эти двигатели предпочитают применять в установках, где требуются большие пусковые моменты и где наблюдаются частые перегрузки по моменту. Связано это с тем, что при одних и тех же колебаниях момента ток и потребляемая мощность двигателей последовательного возбуждения изменяются в существенно меньшей степени, чем у двигателей параллельного возбуждения. Двигатели последовательного возбуждения находят широкое применение на электрическом транспорте и в подъемных устройствах.