Механические характеристики электродвигателей постоянного тока

Рассмотрим двигатель с параллельным возбуждением в установившемся режиме работы (рис. 7.14). Обмотка возбуждения подключена параллельно якорной обмотке.

откуда

Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения якоря n₂ от момента на валу M₂ при U = const и I_в= const.

Уравнение является уравнением механической характеристики двигателя с параллельным возбуждением.

Рис. 7.14

Эта характеристика является жесткой. С увеличением нагрузки частота вращения такого двигателя уменьшается в небольшой степени (рис. 7.15).

На рисунке 7.16 изображен двигатель последовательного возбуждения. Якорная обмотка и обмотка возбуждения включены последовательно.

Рис. 7.15 Рис. 7.16

Ток возбуждения двигателя одновременно является током якоря. Магнитный поток индуктора пропорционален току якоря.

где k - коэффициент пропорциональности.

Момент на валу двигателя пропорционален квадрату тока якоря.

откуда

Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения является мягкой (рис. 7.17). Уравнение механической характеристики двигателя последовательного возбуждения выглядит следующим образом:

Рис. 7.17

С увеличением нагрузки скорость двигателя резко падает.

С уменьшением нагрузки на валу двигатель развивает очень большую частоту вращения. Говорят, что двигатель идет вразнос. Работа двигателя последовательного возбуждения без нагрузки недопустима.

Двигатель смешанного возбуждения имеет механическую характеристику, представляющую собой нечто среднее между механическими характеристиками двигателя параллельного и последовательного возбуждения.

Двигатели с параллельным возбуждением применяются для привода станков и различных механизмов, требующих широкой регулировки скорости.

Двигатели с последовательным возбуждением применяются в качестве тяговых двигателей электровозов, трамваев и т.д.

Рис. 7.18

Оси скольжений направлены встречно друг другу.

В пусковом режиме на ротор действуют вращающие моменты, одинаковые по величине и противоположные по направлению.

Раскрутим ротор сторонней силой в направлении прямовращающегося магнитного поля. Появится избыточный (результирующий) вращающий момент, разгоняющий ротор до скорости, близкой к синхронной. При этом скольжение двигателя относительно прямовращающегося магнитного поля

Скольжение двигателя относительно обратновращающегося магнитного поля

Рассматривая результирующую характеристику, можно сделать следующие выводы:

1. Однофазный двигатель не имеет пускового момента. Он будет вращаться в ту сторону, в которую раскручен внешней силой.

2. Из-за тормозного действия обратновращающегося поля характеристики однофазного двигателя хуже, чем трехфазного.

Для создания пускового момента однофазные двигатели снабжают пусковой обмоткой, пространственно смещенной относительно основной, рабочей обмотки на 90^˚ . Пусковая обмотка подключается к сети через фазосдвигающие элементы: конденсатор или активное сопротивление.

На рис. 7.19 показана схема включения обмоток двигателя, где Р - рабочая обмотка, П - пусковая обмотка. Емкость фазосдвигающего элемента С подбирают таким образом, чтобы токи в рабочей и пусковой обмотках различались по фазе на 90^o.

Рис. 7.19

Трехфазный асинхронный двигатель может работать от однофазной сети, если подключить его обмотки по следующим схемам. (Рис. 7.20)

Рис.7.20

В схеме на рис. 7.20 (а) статорные обмотки соединены звездой. В схеме на рис. 7.20 (б) статорные обмотки соединены треугольником. Величина емкости С ≈ 60 мкф на 1 кВт мощности.