Механические характеристики двигателей принято подразделять на естественные и искусственные. Естественная характеристика соответствует номинальному напряжению питания и отсутствию добавочных сопротивлений в цепях обмоток двигателя. Если хотя бы одно из перечисленных условий не выполняется, характеристика называется искусственной.
Уравнения электромеханической ω=f(I я) и механической ω=f(M эм.) характеристик могут быть найдены из уравнения равновесия ЭДС и напряжений для якорной цепи двигателя, записанного на основании второго закона Кирхгофа:
U я=E я+I я)(R я+R д), (5.35)
где R я – активное сопротивление якоря.
Преобразуя (5.35) с учетом (5.6), получим уравнение электромеханической характеристики
ω=(U я-I я(R я+R д))/kФ. (5.36)
В соответствии с (5.10) ток якоря I я=M эм./kФ и выражение (5.36) преобразуется в уравнение механической характеристики:
ω=Uя/ kФ – (R я+ R д)/(kФ) 2)Mэм.. (5.37)
Это уравнение можно представить в виде ω= ω о.ид.- Δ ω, где
ω о.ид.=Uя/kФ (5.38)
ω о.ид - угловая скорость идеального холостого хода (при Iя=0 и, соответственно, Мэм.=0); Δ ω= Мэм.[(Rя+Rд)/(kФ)2]– уменьшение угловой скорости, обусловленное нагрузкой на валу двигателя и пропорциональное сопротивлению якорной цепи.
Семейство механических характеристик при номинальном напряжении на якоре и потоке возбуждения и различных добавочных сопротивлениях в цепи якоря изображено на
10) Каким образом можно перевести машину постоянного тока из двигательного режима в режим рекуперативного торможения (генераторный) и обратно. Пояснить отличия процессов, происходящих в машине постоянного тока в этих режимах.
В режим рекуперативного торможения можно перевести только электродвигатели с независимым, параллельным и смешанным возбуждением. В электродвигателе с независимым (параллельным) возбуждением при уменьшении нагрузочного момента Мвн, например при переходе локомотива с подъема на площадку, частота вращения якоря возрастает, при этом увеличивается индуцированная в нем э. д. с, уменьшается ток и создаваемый двигателем электромагнитный момент. При Мвн = 0 частота вращения возрастает до значения n0 (частота вращения при холостом ходе).
Если пренебречь трением и внутренними потерями в машине, то при холостом ходе э. д. с. электродвигателя становится равной напряжению сети, а ток и развиваемый двигателем электромагнитный момент оказывается равным нулю. (В действительности при холостом ходе двигатель потребляет из сети некоторый ток, необходимый для компенсации внутренних потерь мощности в машине.) При изменении направления нагрузочного момента (например, при переходе локомотива на спуск) частота вращения якоря становится.
Как перевести машину постоянного тока из двигательного режима в режим противовключения. Пояснить отличия, происходящих процессов в машине постоянного тока в этих режимах.
Рекуперативное торможение. Двигатель с параллельнымвозбуждением переходит в режим рекуперативного торможения при увеличении его частоты вращения и выше п 0 = U / c e Ф. В этом случае ЭДС машины становится больше напряжения сети и ток согласно (8.80) изменяет свое направление, т. е. двигатель переходит в генераторный режим. В этом режиме машина создает тормозной момент, а выработанная электрическая энергия отдается в сеть и может быть полезно использована.
В машине с параллельным возбуждением (рис. 8.71, а) механические характеристики генераторного режима являются
Рис. 8.71. Схема и механические характеристики машины постоянного тока в двигательном и генераторном режимах
продолжением механических характеристик двигательного режима в область отрицательных моментов (рис. 8.71, б). Поэтому переход из двигательного режима в генераторный может происходить автоматически, если под действием внешнего момента якорь будет вращаться с частотой n > n 0. Можно перевести машину в генераторный режим и принудительно, если перевести ее на работу с характеристики 1 на характеристику 2, уменьшив n 0 путем увеличения магнитного потока (тока возбуждения) или снижения напряжения, подводимого к двигателю, В этом случае некоторой частоте вращения и соответствует на характеристике 1 двигательный режим (точка А), а на характеристике 2 — режим рекуперативного торможения (точка В).