Механические и электромеханические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения при изменении питающего напряжения.

Схемы включения двигателя постоянного тока независимого и параллельного возбуждения представлены на рис.2.1. При независимом возбуждении (рис.2.1а) обмотка якоря двигателя М и обмотка возбуждения ОВ питаются от разных, независимых друг от друга источников напряжения U и U _{в ,} а при параллельном возбуждении (рис.2.1б) - от одного и того же источника U. На практике чаще всего используется схема с параллельным возбуждением.

Аналитическое выражение механической характеристики двигателя можно получить из уравнения равновесия напряжений, составленного для якорной цепи по схеме рис.2.1а. При установившимся режиме работы двигателя (магнитный поток возбуждения и угловая скорость якоря постоянны) приложенное напряжение U уравновешивается падением напряжения в якорной цепи I_ЯR и электродвижущей силой(ЭДС) Е, наведенной в якоре в процессе его вращения, т.е.

, (2.1)

где I_Я – ток в якорной цепи двигателя; R=R_Д+R_я - общее сопротивление якорной цепи, включающее в общем случае внутреннее сопротивление всей якорной цепи двигателя R_я и внешнее добавочное сопротивление R_Д.

Значение ЭДС определяется по выражению

E=kФw, (2.2)

где k – коэффициент, зависящий от конструктивных параметров двигателя, (р - число пар полюсов; N - число активных проводников обмотки якоря; а – число пар параллельных ветвей обмотки якоря); Ф, w – соответственно магнитный поток и угловая скорость двигателя.

Если в (2.1) подставить (2.2) и решить полученное уравнение относительно I_я=I, то получим

. (2.3)

Уравнение (2.3) представляет собой зависимость тока якоря от скорости двигателя I= f (w), которая называется электромеханической характеристикой двигателя. Электромеханическая характеристика (по устаревшей терминологии скоростная характеристика) отражает связь между электрической и механической величинами электродвигателя.

Для получения уравнения механической характеристики воспользуемся известной зависимостью момента двигателя от магнитного потока и тока якоря:

М= kФI. (2.4)

Подставив в (2.4) значение тока I, определяемое по выражению (2.3), получим уравнение механической характеристики:

(2.5)

или

(2.6)

где С=kФ – коэффициент.

При неизменных параметрах U, Ф и R выражение (2.5) можно записать в виде

М=А-Вw, (2.7)

где ; - постоянные коэффициенты.