Характеристики колекторного двигуна змінного струму

1.2.1.Механічна характеристика двигуна це залежність обертального моме-нту М від частоти обертання за постійної напруги живлення U, тобто:

при .

Знайдемо рівняння механічної характеристики, скориставшись векторною діаграмою напруг (рис. 1.6.).

Прийнявши напрям струму І за дійсну вісь координат, одержуємо рівняння рівноваги напруг у скалярній формі

,

(4)

де U, Е та І представлені діючим значенням.

Електрорушійна сила Е є обертовою, і її діюче значення

,

(5)

де – діюче значення потоку збудження.

Після підставляння

.

Звідси

.

(6)

Зазвичай до номінального струму магнітна система двигуна є ненасиченою, отже, можемо записати

де – коефіцієнт пропорційності між струмом і потоком. Тоді вираз для електромагнітного моменту матиме вигляд

.

Звідси

Після підставляння

,

(7)

або

.

(8)

Замінивши змінні одержуємо аналітичний вираз механічної характеристики

.

(9)

За постійної напруги характеристика нагадує собою гіперболу (рис. 1.7.).

Рис.1.7. Механічна характеристика КДЗС

Слід мати на увазі, що, виходячи із (8), при малих моментах є небезпека “розносу” (ω→∞), тому є недопустимим пуск у хід з малим навантаженням на валу або робота двигуна на неробочому ході.

У малих машинах тертя щіток і відносно велике тертя підшипників забезпечують достатній гальмівний момент, щоб уникнути “розносу”.

1.2.2. Робочі характеристики це залежності споживаної потужності Р₁, струму І, моменту на валу М₂, частоти обертання ω, коефіцієнта корисної дії η та коефіцієнта потужності cosφ від потужності Р₂ на валу за постійної напруги U

Р₁, І, М₂, ω, η, cosφ=f(P₂), при U=const.

Характеристика η=f(Р₂). Коефіцієнт корисної дії (ККД) визначається за формулою

,

де Р₁ – споживана потужність; Р₂ – корисна потужність на валу; – сума втрат потужності у двигуні.

Втрати у двигуні це: – втрати у міді обмоток збудження та якоря; – електричні втрати щіткового контакту; – втрати в сталі магнітопроводу; – втрати на тертя щіток та підшипників; – вентиляційні втрати; – додаткові втрати.

Якщо Р₂=0, то η=0. З ростом навантаження спочатку потужність Р₂ значно перевищує втрати і ККД зростає. Досягнувши максимуму, ККД починає спадати внаслідок суттєвого зростання втрат у міді, які пропорційні квадратові струму двигуна.

Моментна характеристика М₂=f(Р₂). Виходячи з (7), прийнявши R₁+R₂=0

ω~ .

Тому

~ ~ ,

Відповідно

~ .

Характеристика нагадує параболу.

Швидкісна характеристика ω=f(Р₂).Як було показано

ω~ , ~ .

Оскільки

, то ω~ ~ ,

що відповідає гіперболі.

Характеристика сosφ=f(Р₂). Аналізуючи векторну діаграму напруг, доходимо висновку, що з наближенням до неробочого ходу, коли струм І двигуна прямує до нуля, електрорушійна сила Е прямує до напруги мережі U. При цьому кут φ прямує до нуля, а cosφ до одиниці. З ростом навантаження зростає струм І, зростає відповідно добуток , електрорушійна сила Е спадає, і в границях до номінальних струмів cosφ падає.

Робочі характеристики КДЗС показані на рис. 1.8.

Рис. 1.8. Робочі характеристики малопотужного КДЗС:

Р₀ – споживана потужність допустимого неробочого ходу;

І₀ – струм допустимого неробочого ходу; М₂ – момент на валі двигуна

Пуск двигуна

1.3.1.Аналізуючи векторну діаграму напруг (рис. 1.6.), доходимо висновку, що в момент вмикання двигуна у мережу, коли частота обертання ω=0 і у свою чергу ЕРС обертання Е=0, струм двигуна визначається прикладеною до нього напругою U та комплексним опором Z двигуна.

,

де І_пуск – пусковий струм.

Спад напруги в робочому режимі є значно меншим ніж ЕРС обертанням Е. тому за відсутності останньої пусковий струм І_пуск може осягнути декілька кратної величини від номінальної

І_пуск ≈(3-5) І_ном.

Для зменшення пускового струму вдаються до таких способів:

· уведення в коло двигуна додаткового пускового опору R_дп;

· зменшення напруги живлення (рис. 1.9.).

Рис. 1.9. Схема пуску КДЗС:

А1- А2 – обмотка якоря; D1-D2 – обмотка послідовного збудження;

R_дн – пусковий реостат; UZ1 – регулятор напруги (автотрансформатор

або електронний регулятор);U_м, U – напруга мережі живлення

та двигуна відповідно.

Зазначимо, що малі машини, які мають незначні махові маси, і тому їх час розгону є коротким, не бояться прямого пуску. Проте, слід числитись з джерелом живлення, регулювальною та вимірювальною апаратурою, які можуть не витримати пускових струмів двигуна.

Поиск по сайту: