Характеристики двигателей постоянного тока

Включим на напряжение сети U_c машину постоянного тока с параллельной обмоткой возбуждения. после окончания пуска в машине будет протекать ток в направлении действия напряжения U_c.

В течение времени пуска и после пуска машина будет развивать вращающий момент. Ток машины будет протекать несогласно с ЭДС, как у генератора, а в направлении против ЭДС Е, следовательно, при установившемся движении

. (24)

Скорость вращения двигателя n будет возрастать, если электромагнитный момент М_эм, развиваемый двигателем, будет больше момента сопротивления М_с. При изменении момента нагрузки М_н будут изменяться электромагнитный момент М_эм и скорость вращения n до тех пор, пока не будет достигнуто равенство М_эм = М_с, при котором кривые и пересекутся в точке А (рис. 14,а).

Рисунок 14

Электрический двигатель обладает свойством саморегулирования: при изменении нагрузки автоматически изменяется электромагнитный момент таким образом, что любое изменение скорости вращения Δn приводит к изменению М_эм и возврату двигателя в состояние, соответствующее точке А (устойчивая работа двигателя). Для обеспечения устойчивой работы двигателя требуется, чтобы в окрестности точки А имело место неравенство , т.е. момент М_с возрастал быстрее момента М_эм.

Из рис. 14,б следует, что для изображенной характеристики В окрестности точки В имеет место неравенство . Это означает, что при уменьшении скорости вращения на Δn будет преобладать момент М_с, двигатель будет тормозиться и n уменьшаться, а при увеличении скорости вращения на Δn будет преобладать момент М_эм, двигатель будет разгоняться и n увеличиваться (неустойчивая работа двигателя).

Двигатели с параллельным (независимым) возбуждением. Механическая характеристика представляет собой зависимость скорости вращения n от момента нагрузки М_н при U_с = const, I_в = const. Из (24) следует

. (25)

Падение напряжения в цепи якоря определяло бы линейное уменьшение n с возрастанием нагрузки, но реакция якоря обусловливает уменьшение потока Ф и соответствующее увеличение n. Обычно зависимость Мн = f(n) достаточно близка к линейной. Только при больших нагрузках вследствие быстрого возрастания действия реакции якоря возможна тенденция к увеличению n, как это показано в конце характеристики (рис. 15,а).

Важным свойством характеристики является относительно небольшие изменения n с нагрузкой – практически стабильность скорости.

Рабочие характеристики двигателя определяются также для U_с = const, I_в = const. Они представляют собой зависимости от мощности на валу Р₂ величин I_я, М_н, n и η (рис. 15,б). Скорость вращения n несколько уменьшается с ростом мощности Р₂. Зависимость М_н = f(Р₂) при относительно небольшом уменьшении n с ростом нагрузки является практически линейной. Характеристика определяет, что ток I_я для М_н = 0 не равен нулю, а при возрастании нагрузки увеличивается быстрее, чем Р₂. КПД , где - потери мощности в двигателе.

Рисунок 15