Электромеханические и механические характеристики двигателей постоянного тока с независимым и параллельным возбуждением

Вид электромеханической и механической характеристик двигателей постоянного тока зависит от способа возбуждения, поэтому рассмотрим сначала характеристики двигателей с независимым возбуждением.

Схема двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

Напряжение, подводимое к двигателю должно быть достаточным, чтобы создать ЭДС якоря Eа и покрыть потери на активное сопротивление якорной цепи.

U = E_а + I_а · ΣR_а
ΣR_а = r_а + R_доб
U = C_M · Ф_δ · ω + I_а · ΣR_а
C_M · Ф_δ · ω = U – I_а · ΣR_а
ω = (U – I_а · ΣR_а) / (C_M · Ф_δ)

Электромеханической характеристикой двигателя постоянного тока называется зависимость скорости вращения от тока якоря.

Если подать напряжение на обмотку якоря при отсутствии тока на обмотке возбуждения, то магнитный поток будет равен нулю, а скорость будет стремиться к бесконечности. Такое явление называется разносом двигателя. Чтобы избежать разноса двигателя используются электродвигатели с параллельным возбуждением – двигатели, у которых обмотка возбуждения соединяется внутри машины параллельно обмотке якоря.

Схема двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

M = C_M · Ф_δ · I_а
I_а = M / (C_M · Ф_δ)

Уравнение механической характеристики двигателя постоянного тока с параллельным и независимым возбуждением:

ω = [U / (C_M • Ф_δ)] – [(M · ΣR_а) / (C_M · Ф_δ)²]

Как видно из формул, зависимость между скоростью и током якоря носит линейный характер, следовательно, электромеханическая характеристика будет представлять собой прямую линию.
Рассмотрим характерные точки электромеханической характеристики:

Электромеханическая характеристика двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

1. ω = 0; I_а = I_п = U / r_а
Точка 1 – пусковая точка. С нее начинается разгон двигателя.
Пусковой ток I_п = (8÷10) I_н

2. ω = U / (C_M·Ф_δ) = ω₀; I_а = 0
ω₀ – скорость идеального холостого хода.

3. ω = ω_н; I_а = I_н
Точка номинальной работы.

4. ω > ω₀; I_а < 0
Генераторный режим работы двигателя (режим рекуперативного торможения).

5. ω < 0; I_а > I_п
Если под действием производственного механизма изменится направление вращения электрического двигателя, то двигатель перейдет в режим торможения противовключением, который называется силовой спуск.

Если мы поменяем полярность, то будет реверс.

Механическая характеристика имеет такой же вид, как и электромеханическая, но в другом масштабе.