Механічна та регулювальна характеристики магнітоелектричного двигуна

Будова магнітоелектричного двигуна

1.2.1. Будовоюмагнітоелектричні двигуни постійного струму(МДПС), в принципі, не відрізняються від електромагнітних, коли не брати до уваги способу утворення магнітного потоку. Якщо в електромагнітних двигунах потік утворюється за допомогою магніторушійної сили, створеної струмом, що протікає по обмотці збудження, то в МДПС такий потік збуджують постійні магніти.

В конструкції МДПС можна виділити такі основні вузли та деталі: статор, ротор, колектор, підшипникові щити та щітковий вузол (рис. 1).

Будова статора МДПС, який є складовою частиною магнітної системи, визначає особливість конструкції двигуна з постійними магнітами. На рис. 2 наведено можливі варіанти вставок із постійних магнітів.

* У вузькому розумінні – абстрактна електрична машина

Рис. 1. Конструкція магнітоелектричного двигуна постійного струму:

1 – статор; 2 – ротор; 3 – колектор;

4 – підшипниковий щит; 5 - щітковий вузол

Рис. 2. Варіанти вставок з постійних магнітів

Відсутність обмотки збудження надає МДПС ряд переваг:

· менший розхід кольорових металів;

· зменшення нагрівання;

· зменшення масогабаритних показників;

· збільшення коефіцієнта корисної дії.

1.2.2. Характерною особливістю МДПС, полюси яких виготовляються з сучасних магнітотвердих матеріалів, є зберігання постійної величини основного магнітного потоку за наявності реакції якоря (поперечної дії магніторушійної сили обмотки якоря). Ця особливість надає добру послугу у випадку, якщо магнітоелектрична машина використовується в експериментах як навантажувальний генератор, про що мова нижче у підрозділі 2.2.

Максимальна потужність МДПС, до якої виготовлення цих двигунів є доречним, лежить в межах одного кіловата.

Механічна та регулювальна характеристики магнітоелектричного двигуна

1.3.1. Найбільш показовими характеристиками мікро-МДПС є:

· механічна характеристика – залежність частоти обертання від моменту на валу М за постійної напруги живлення U

за ;

· регулювальна характеристика – залежність частоти обертання від напруги живлення U за постійного моменту М.

Аналітичні вирази цих характеристик одержимо на підставі системи рівнянь рівноваги напруг та моментів двигуна

, (1)

де U – напруга живлення;

- е.р.с., що наводиться в обмотці якоря;

Ф – основний потік збудження;

– кутова частота обертання;

– опір обмотки якоря;

– струм обмотки якоря;

– індуктивність обмотки якоря;

с – машинна стала;

– гальмівний момент неробочого ходу ( );

- гальмівний момент на валу;

J – момент інерції системи;

– рушійний момент двигуна.

Якщо знехтувати перехідними процесами і гальмівні моменти позначити одним символом - статичний гальмівний момент, то в усталеному режимі система рівнянь (1) після відповідних підстановок отримає вигляд

. (2)

Оскільки магнітний потік МДПС практично є сталим, то, позначивши , отримаємо

. (3)

1.3.2. Механічна характеристика, отримана на підставі системи рівнянь (3) має вигляд

. (4)

Аналіз виразу (4) засвідчує, що механічна характеристика в границях моменту ( - номінальний гальмівний момент) єпрямою лінією з незначним від’ємним нахилом, оскільки множник є величиною відносно незначною (рис. 3). Частоту обертання за відсутності гальмівного моменту на валу ( ) називають частотою обертання неробочого ходу. Її можна міняти зміною прикладеної до двигуна напруги U.

Часто напругу у виразі (4) виражають у частках від номінальної. Позначивши - коефіцієнт регулювання напруги, одержимо .

Рис. 3. Механічні характеристики МДПС

В такому разі вираз (4) запишемо

(5)

Відповідно механічні характеристики матимуть вигляд (рис. 4).

Рис. 4. Механічні характеристики МДПС за різних

1.3.3. Регулювальні характеристики МДПС за також отримують на підставі виразу (4) (рис. 5).

Рис. 5. Регулювальні характеристики МДПС

Поиск по сайту: