Дослідження двигуна постійного струму з паралельним збудженням

Щоб машина постійного струму працювала в режимі двигуна, на обмотку якоря та обмотку збудження подається постійна напруга. По обмотці

збудження протікає струм І_з, який створює магнітне поле головних полюсів. По обмотці якоря протікає струм І_я. В результаті взаємодії струму провідників обмотки якоря з магнітним полем виникають магніторушійна сила і електромагнітний момент. Колектор перетворює постійний по напрямку струм якоря в зовнішньому колі у змінний по напрямку струм в самій обмотці якоря. Таким чином, напрямок моменту під полюсами не змінюється. Якщо величина електромагнітного моменту буде дорівнювати гальмовому моменту, якір машини почне обертатися. Колектор машини постійного струму в режимі двигуна виконує роль інвертора.

Основні параметри, які характеризують роботу двигуна постійного струму, це: корисна механічна потужність на валу Р₂; напруга на затискачах U; ККД двигуна η; номінальна швидкість обертання n_ном; опори обмотки якоря R_я і обмотки збудження R_з.

Рівняння електричного стану кола якоря:

U = Е + І_яR_я. (16.1)

При безпосередньому пуску двигуна ( t = 0, n = 0, Е = 0) пусковий струм І_яп значно перевищує номінальний струм І_{я ном}:

І_яп = U/ R_я= (10 20)І_{я ном}. (16.2)

Для обмеження пускового струму в межах (1,5 3)І_{я ном} послідовно з обмоткою якоря вмикають пусковий реостат R_п:

(1,5 3)І_{я ном} = U/(R_я + R_п), (16.3)

звідки,

R_п = [U/(1,5 3)І_{я ном}] – R_я. (16.4)

Для двигуна з паралельним збудженням струм навантаження

І = І_я + І_з. (16.5)

Швидкість обертання двигуна:

n = = , (16.6)

тут n₀ = U/С_ЕФ - швидкість обертання якоря в режимі холостого ходу; Δn – зменшення швидкості за рахунок зростання гальмового моменту на валу та зростання струму І_я.

Виходячи з формули (16.6), регулювати швидкість двигуна постійного струму можна: а) напругою U; б) додатковим реостатом (R_д), який вмикається в коло якоря; в) магнітним потоком Ф, величина якого залежить від струму збудження.

Корисний момент на валу двигуна

М₂ = 9,55 . (16.7)

Залежність n = ƒ(М₂) називається механічною характеристикою двигуна.

Коефіцієнт корисної дії:

η = . (16.8)

тут Р₁ - потужність, яку споживає двигун з мережі, Р₂ – корисна потужність.

Втрати потужності:

ΔР = Р₁ – Р₂. (16.9)