Цель работы: практическое ознакомление с двигателем постоянного тока, аппаратурой измерения и управления, способом пуска и регулирования частоты вращения, характеристиками и методами испытания.
Основные формулы и понятия
Двигатели постоянного тока параллельного возбуждения нашли широкое применение в электроприводах различных типов благодаря простоте, плавности и экономичности регулирования частоты вращения, а также широкому диапазону этого регулирования.
Для двигателя справедливо уравнение:
,
где U – напряжение, приложенное к двигателю; Ея – противоэлектродвижущая сила якоря; Iя – ток в якоре двигателя; Rя – сопротивление обмотки якоря.
Согласно закону электромагнитной индукции:
,
где р – число пар полюсов; а – число пар параллельных ветвей обмоток якоря; N – число проводников обмотки якоря; n – частота вращения, об/мин; Ф – магнитный поток возбуждения.
Учитывая, что число пар полюсов (р), число пар параллельных ветвей (а) и число проводников обмотки (N) для конкретной машины величины постоянные и, обозначив 
, можно написать 
. Откуда частота вращения:
. (2.1)
Потеря напряжения в якоре RяIя обычно величина небольшая (2…7%) при номинальной нагрузке, поэтому можно считать n @ U/Ф.
Напряжение сети U, как правило, является величиной постоянной, следовательно, 
.
Изменением магнитного потока, т.е. изменением тока возбуждения Iв, который и создаёт магнитный поток, можно регулировать частоту вращения двигателя.
Вращающий момент машины прямо пропорционален магнитному потоку и току якоря:
. (2.2)
Для увеличения пускового момента необходимо иметь большой магнитный поток Ф, для чего двигатель пускают с выведенным сопротивлением реостата в цепи возбуждения (регулировочного реостата – Rв, рис. 2.5).
|
|
Пусковой ток якоря Iяп может оказаться недопустимо большим: Iяп = U/Rя, поскольку при пуске Е=0, так как n=0. Для ограничения пускового тока в цепи якоря при пуске вводят пусковой реостат Rп, при этом: Iяп = U/(Rя+Rп).
По мере увеличения частоты вращения и нарастания противоэлектродвижущей силы Ея, сопротивление пускового реостата выводят и к концу пуска реостат закорачивают (Rп=0).
Рис. 2.1. Механические характеристики двигателя
Основной характеристикой двигателя постоянного тока является механическая характеристика (рис. 2.1).
Механическая характеристика двигателя n=f(M) представляет собой зависимость частоты вращения n от вращающего момента двигателя при постоянном напряжении U и токе возбуждения Iв. При неизменном токе возбуждения Iв магнитный поток двигателя можно считать постоянным, тогда согласно (2.2) 
, т.е. вращающий момент пропорционален току якоря. Отсюда видно, что зависимость n=f(Iя) (внешняя характеристика) представляет собой кривую (рис. 2.2), подобную механической характеристике двигателя.
Согласно (2.1) частота при увеличении нагрузки несколько уменьшается.
Однако поскольку вычитаемое RяIя по отношению к уменьшаемому напряжению сети U невелико, то и уменьшение частоты вращения незначительно.
Рис. 2.2. Внешняя характеристика двигателя