Литература / Пиотровский_Электрические_машины_учебник_1974

щающий момент двигателя уменьшится, т. е. его механическая ха­ рактеристика 1' расположится ниже линии 1, то момент (—Мт) ока­ жется больше момента М2 и скорость вращения якоря понизится до значения п’а , соответствующего новому состоянию равновесия в точке Аг. То же произойдет и при увеличении нагрузочного момента (линия 2', точка пересечения А2). При увеличении вращающего момента двигателя или при уменьшении нагрузочного момента меха­ низма равновесие наступает при повышенной скорости вращения якоря. Если будут восстановлены значения вращающего момента М2 и нагрузочного (—Мт), существовавшие до нарушения режима ра­ боты, то скорость вращения якоря также станет равной па-

На рис. 8-4, б линией 3 показана возрастающая механическая характеристика двигателя и линией 4—механическая характеристика

Рис. 8-4. Расположение механических характеристик: а — при устой­ чивой работе, б — при неустойчивой работе

механизма. Равенство моментов (М2 = —Мт) возможно в точке В при скорости вращения пв. При уменьшении М2 (линия 3’) скорость вращения якоря должна уменьшиться и это уменьшение будет про­ исходить до полной остановки якоря, так как при меньшей скорости вращения (левее точки В) характеристики не пересекаются. При увеличении М2 (линия 3") будет происходить увеличение скорости вращения якоря до разрушения его, если двигатель не будет свое­ временно отключен от сети.

Сочетание механических характеристик двигателя и механизма должно обеспечивать устойчивую работу электропривода, при кото­ рой небольшим нарушениям равенства вращающего и нагрузочного моментов соответствуют небольшие и устойчивые изменения ско­ рости вращения якоря. Для выполнения этого условия необходимо,

127

замкнутого контура сеть — обмотка якоря сумма приложенного напряжения и э. д. с. (с учетом их направлений) равна падению напряжения в -этом контуре, т. е.

Так же как в § 7-2 А, для сокращения записи падение напряже­ ния в скользящем контакте представлено произведением тока цепи якоря и сопротивления скользящего контакта, которое включено

вобщее сопротивление г2 цепи якоря.

Вцепь якоря может быть включен пусковой реостат РП с сопро­ тивлением гп для ограничения пускового тока и регулировочный рео­ стат RPa с сопротивлением гро (рис. 8-5). В этом случае уравнение равновесия напряжений включает также падение напряжения в этих сопротивлениях

Uc- E 2 = I2(Г2 + ГП+Гра)

или

лировочный реостат і?рв полностью выводят. Для пуска двига­ теля замыкают рубильник Р и устанавливают ручку реостата так,

128

чтобы подвижный контакт совместился с неподвижным контактом 7, таким образом день обмотки якоря и цепь обмотки возбуждения включаются в сеть. Ток возбуждения устанавливается наибольшим, а ток в цепи якоря, согласно уравнению (8-10),

вторую секцию сопротивления и т. д., пока подвижный контакт не будет совмещен с контактом 5. Скорость вращения якоря при выве­ денном реостате будет увеличиваться по линии 5', а пусковой ток уменьшаться по линии 5" до установившихся значений, опреде­ ляемых рабочими характеристиками двигателя.

Если оставить ручку пускового реостата в промежуточном поло­ жении, например при совмещенном подвижном контакте с контак­ том 3, то изменение тока и скорости вращения якоря будет происхо­ дить но прерывистым продолжениям линий 3" и 3'. Пусковой реостат

пе рассчитан на продолжительное включение, поэтому в конце пуска он должен быть полностью выведен.

При неизменном токе возбуждения магнитный поток главных полюсов будет также оставаться неизменным и при соответствующем выборе масштабов пусковой момент и ток изображаются одной и той же линией. Если пол­

щающему моменту М2 -f Мт, ускоряющему якорь

двигателя.

При отключении дви­ гателя от сети для умень­ шения тока в цепи якоря вводят полностью пуско­

вой реостат и размыкают рубильник Р (рис. 8-6). Наличие соединения между контактом 1 и

дугой С создает замкнутый контур из обмотки возбуждения, обмотки

которые поочередно шунтируются контактами K l, К2, КЗ пусковых

130

якоря ограничивает пусковой ток значением / п.макс < 6/„. За время пуска, которое составляет 1—2 сек, нагревание обмотки якоря незначительно, однако коммутация протекает в тяжелых условиях. Иногда прямое включение в сеть применяется для двигателей мощ­ ностью несколько киловатт.

Б. Рабочие характеристики двигателя. Эти характеристики рас­ считываются или определяются опытным путем при номинальном напряжении на зажимах цепи якоря и номинальном токе возбужде­

Если в это уравнение подставить значение тока из уравнения (4-9), то после преобразования с учетом уравнения (8-3) получится уравне­

в цепи якоря и вследствие этого уменьшается э. д. с. Е2, одновре­

проектируются таким образом, чтобы при нагрузке относительное увеличение падения напряжения в цепи якоря превышало относи­ тельное уменьшение магнитного потока главных полюсов, и измене­ ние скорости вращения вследствие этого при увеличении нагрузки от нуля до номинальной составило 3—8 % (рис. 8-9). В двигателях небольшой мощности это легко выполняется, так как сопротивление цепи якоря сравнительно велико. В двигателях средней и большой мощности, при значительной индукции в зубцовой зоне (до 2,3 гпл), необходимо ставить на главных полюсах стабилизирующую обмотку, соединенную последовательно с обмоткой якоря и компенсирующую размагничивающее действие реакции якоря. Почти прямолинейная характеристика скорости вращения с небольшим наклоном к оси

абсцисс является одним из наиболее отличительных свойств двига­ теля параллельного возбуждения, часто такая характеристика назы­ вается жесткой.

Общий ток I двигателя равен сумме тока / 2 цепи якоря и тока / в цепи возбуждения. По условию снятия рабочих характеристик / в остается неизменным, величина / 2 получается из уравнения (4-9) с учетом уравнения (8-3):

лостого хода и по мере увеличения нагрузки возрастает почти пря­ молинейно. Уменьшение магнитного потока главных полюсов вслед­ ствие реакции якоря приводит к небольшому отклонению зависимо­

неизменной, то полезная мощность была бы пропорциональна полез­ ному вращающему моменту М2. Уменьшение скорости вращения якоря при увеличении нагрузки приводит к небольшому отклонению характеристики от линейной зависимости в сторону меньших значе­ ний Р2 (рис. 8-9).

Вследствие неизменности напряжения Uc на зажимах двигателя характеристика подведенной мощности = / (М2) имеет такой же вид, как характеристика / = / (М2). При соответствующем выборе масштабов для / и Р1 обе характеристики могут выражаться одной линией (рис. 8-9).

Коэффициент полезного действия двигателя

равен нулю при М2 = 0 и в начальный момент пуска. При увеличе­ нии нагрузки примерно до 0,3 номинальной к. и. д. возрастает почти прямолинейно, а затем при нагрузке от половины номинальной изменяется незначительно и при большей нагрузке уменьшается. Характеристика г) = / (М2) приведена на рис. 8-9.

Перечисленные характеристики могут быть построены и при условиях, отличных от указанных, т. е. когда напряжение на зажи­ мах цепи якоря или ток возбуждения не равны номинальным значе­ ниям, но по-прежнему сопротивления цепи якоря и цепи возбужде­ ния не изменяются. Обычно в этом случае ограничиваются только

132

построением характеристик скорости вращения (рис, 8-10). Харак­ теристики 1, 2 и 3 соответствуют номинальному напряжению на за­ жимах цепи якоря, причем для характеристики 2 ток возбуждения равен номинальному, т. е. линия 2 повторяет характеристику рис. 8-9. Для характеристики 1 ток возбуждения больше номиналь­

„и с (Л12 Д Мо) (г2 Д ГРа)

жены линиями б и б на рис. 8-10.

Ток возбуждения и напряжение сети номинальные. Чем больше сопротивление реостата Rpa, тем больше изменение скорости враще­ ния, т. е. больше наклон характеристики к оси абсцисс, вследствие увеличенного падения напряжения / 2 (r2 -f гра) в цепи якоря.

Механические характеристики. Эти характеристики получаются из характеристик скорости путем перемены координатных осей (рис. 8-11). Уравнение механической характеристики получается

188

Так же как характеристики скорости, механические характе­ ристики могут быть рассчитаны или определены опытным путем для различных условий. Механическая характеристика 1 соответствует номинальному напряжению на зажимах якоря и номинальному току возбуждения и называется естественной, при наличии регулировоч­ ного реостата RVa в цени якоря получаются искусственные механи­ ческие характеристики 2 и 3.

В. Регулировочные характеристики двигателя. Из уравнения (8-18) следует, что при постоянном напряжении сети U0 и постоянной на­ грузке скорость вращения якоря можно регулировать падением на­

значительно превосходит относительное уменьшение магнитного по­ тока

134

Ото приводит к увеличению вращающего момента и к ускорению якоря. 0 . д. с. в обмотке якоря увеличивается, и ток уменьшается, пока не наступит равновесие между вращающим моментом двигателя и нагрузочным моментом приводимого им во вращение механизма при новом установившемся значении тока / 22 и скорости враще­ ния щ (рис. 8-12).

В пределах прямолинейной части характеристики намагничива­ ния (участок Оа линии 1 на рис. 8-13) скорость вращения якоря изме­ няется обратно пропорционально току возбуждения, на части ab эта зависимость отклоняется от гиперболической и скорость враще­

наименьшей 2 : 1, при условии, что механическая прочность якоря не ограничивает верхний предел скорости вращения. При спе­ циальном изготовлении двигателя это отношение может быть уве­ личено до 6 : 1. Для ограничения напряжения между коллекторными пластинами необходимо выполнить увеличенный зазор между якорем и главными полюсами или установить компенсационную обмотку.

Подведенная к двигателю мощность Рх = Uc (/2 / в) и полез­ ная мощность Р2 = М%2ян/60 увеличиваются в одинаковой мере, следовательно, к. п. д. двигателя при этом способе регулирования практически не изменяется.

Ток возбуждения составляет небольшую часть тока двигателя, поэтому регулировочный реостат имеет небольшие размеры.

Тепловое состояние двигателя не изменяется, так как одновре­ менно с увеличением потерь в якоре возрастает также количество охлаждающего воздуха, подаваемого встроенным вентилятором.

Регулирование скорости вращения изменением напряжения на зажимах якоря. При этом способе регулирования в цепь якоря вклю­

135

чается регулировочный реостат RVa (рис. 8-5). При выведенном рео­ стате і?рл установившийся режим работы двигателя характеризуется вращающим моментом М2, скоростью вращения щ и током в цепи якоря / 21. Э. д. с. Е21 в этом случае определяется уравнением (8-9).

Сразу же после введения регулировочного реостата RPa скорость вращения и э. д. с. остаются без изменений вследствие значитель­ ного момента инерции якоря, а ток в цепи якоря уменьшается до значения Г2І = (U0 — Е21) : (г2 + гѴа).

Соответственно уменьшается и вращающий момент двигателя. Превышение нагрузочного момента над вращающим моментом при­ водит к замедлению якоря, уменьшению о. д. с. и увеличению тока в цепи якоря (рис. 8-14). Новое значение тока / 22 и скорости враще-

ния пг устанавливаются при равенстве вращающего момента дви­ гателя и нагрузочного момента приводимого им во вращение меха­ низма.

При постоянном токе возбуждения /„ и нагрузочном моменте М% установившееся значение тока в цепи якоря / 22 = / 21 и скорость вращения якоря

п2 = Нт U p — ^21 (г2 ~Ь гРд)

Со —ІЦГ2

Таким образом, регулировочная характеристика п = / (гра) в этом случае выражается прямой линией. Разность UB— / 2гря является напряжением Uа на зажимах якоря и, следовательно, для постоян­ ного нагрузочного момента

Ра = М%■2яп/60 уменьшается пропорционально скорости враще­

136