Колекторні двигуни незалежного і паралельного збудження

Колекторні двигуни незалежного і паралельного збудження. Схеми включення. Основні характеристики

В двигунах незалежного збудження обмотка збудження ОЗ електрично не пов’язана з обмоткою якоря (рис.1.2.3,а). Як правило, напруга збудження Uз відрізняється від напруги в колі якоря U. Якщо ж напруги рівні, то обмотку збудження вмикають паралельно обмотці якоря (рис.1.2.3,б). Використання в електроприводі двигуна незалежного або паралельного збудження визначається схемою електроприводу. Властивості (характеристики) цих двигунів постійного струму визначаються їх робочими і механічними характеристиками, а також регулювальними властивостями.

image002

Рис. 1.2.3. Принципові схеми ввімкненя двигунів постійного струму незалежного (а) і паралельного (б) збудження

 

image014

Рис.1.2.4. Робочі характеристики двигунів постійного струму незалежного і паралельного збудження

Робочі характеристики являють собою залежність частоти обертання n, струму Іа в обмотці якоря, корисного моменту М2 від корисної потужності двигуна Р2 при незмінних значеннях напруги живлення U і струму в обмотці збудження Із (рис.1.2.4).

Характеристика n = f(P2) має вигляд кривої, нахиленої до вісі абсцис. Така форма характеристики пояснюється тим, що з підвищенням навантаження двигуна Р2 збільшується струм якоря Іа, а тому, підвищується падіння напруги в колі якоря ІаSr. В підсумку зменшується чисельник (1.2.7), що веде до зменшення частоти обертання. Одночасно з ростом навантаження підсилюється реакція якоря; це зменшує головний магнітний потік Ф, що сприяє збільшенню частоти обертання. В двигунах малої потужності з невеликим магнітним насиченням розмагнічуючий вплив реакції якоря невеликий і характеристика n = f(P2) має вигляд кривої, слабо нахиленої до вісі абсцис. В двигунах потужністю в декілька кВт і більше реакція якоря проявляється значніше, і з ростом навантаження у визначеному діапазоні частота обертання двигуна буде підвищуватися, а робота двигуна буде нестійкою. Для подолання цього недоліку в двигуни встановлюють легку (декілька витків) стабілізуючу обмотку, ввімкнену послідовно в коло якоря, щоб її МРС Fст була напрямлена згідно з МРС обмотки збудження Fз. При збільшенні навантаження одночасно з підсиленням реакції якоря збільшується МРС Fст, яка компенсує розмагнічувальні дії реакції якоря.

Графік залежності М2 = f(P2) визначається виразом корисного моменту (моменту на валу), Н×м,

image006 (1.2.23)

де wа — кутова швидкість якоря, 1/С.

Якщо n=const, то графік М2 = f(P2) являє собою пряму лінію, що виходить з початку вісей координат. Але з ростом навантаження двигуна частота обертання зменшується, це приводить до нелінійності характеристики, що розглядається.

Графік залежності Іа = f(P2) не виходить з початку вісей координат, так як в режимі холостого ходу (Р2 = 0) двигун живиться з мережі струмом холостого ходу І0 і розвиває момент холостого ходу М0, обумовлений механічними і магнітними втратами в двигуні. Параметри двигуна, що відповідають номінальній потужності Рном, називають номінальними: nном, Іа ном, М2ном.

Механічна характеристика двигуна являє собою графічно виражену залежність частоти обертання якоря n від електромагнітного моменту М при незмінних напрузі живлення (U = const) і опорі реостата в колі збудження (rрег = const).

Підставимо в (1.2.10) значення струму якоря Іа = М/(смФ), тоді

image008 (1.2.24)

де n0 – частота обертання двигуна при ідеальному холостому ході (М = 0, Іа = 0); Dn — зміна частоти обертання якоря під дією навантаження двигуна М = М0 + М2.

Якщо знехтувати розмагнічувальною дією реакції якоря і прийняти Ф = const, то механічна характеристика двигуна незалежного (паралельного) збудження прийме вигляд прямої, нахиленої до вісі абсцис (рис.1.2.5,а,графік 1). Ця характеристика називається звичайною. Якщо в коло якоря двигуна ввести додатковий опір Rдод (див. рис.1.2.3), то механічна характеристика буде визначатися виразом

image010 (1.2.25)

тобто величина n0 [див. (1.2.24)] не зміниться, а величина Dn збільшиться, при цьому кут нахилу механічної характеристики до вісі абсцис збільшиться (рис.1.2.5,а,графіки 2 і 3). Отримані механічні характеристики називають штучними.

image012

Рис.1.2.5. Механічні характеристики двигуна постійного струму паралельного

збудження

Штучна характеристика двигуна незалежного (паралельного) збудження, тобто механічна характеристика, що відповідає Rдод = 0, — “жорстка”, так як при зміні навантаження на валу двигуна частота обертання змінюється незначно (на 5-10%). Штучні характеристики двигуна зі зростанням додаткового опору Rдод в колі якоря стають “м’якими”, так як зміна навантаження на валу двигуна супроводжується значними змінами частоти обертання.

На форму механічних характеристик впливає головний магнітний потік Ф. При зменшенні Ф збільшується частота обертання ідеального холостого ходу n0 і Dn. Це приводить до різкої зміни жорсткості механічної характеристики (рис. 1.2.5, б).

При зміні напруги на якорі двигуна U змінюється частота обертання n0, а Dn залишається постійною. Тому, жорсткість механічних характеристик (якщо не враховувати реакцію якоря) не змінюється — вони зміщуються по висоті, залишаючись паралельними одна одній (рис.1.2.5, в).

Двигуни з постійними магнітами за своїми робочими і механічними характеристиками аналогічні двигунам з незалежним збудженням, за виключенням характеристик, отриманих при зміні головного магнітного потоку, який в таких двигунах не регулюється.

Вітчизняною промисловістю виготовляється велика номенклатура колекторних двигунів постійного струму малої потужності незалежного збудження. В табл.1.2.1 наведені технічні дані відрізку серії 2П двигунів постійного струму закритого виконання з звичайним охолодженням. Напруга збудження двигунів 110 і 220 В незалежно від номінальної напруги в колі якоря (110, 220 або 340 В). Широке використання в автоматизованому електроприводі постійного струму отримали колекторні двигуни незалежного збудження серії ПЛ 6-го габариту захисного виконання з самовентиляцією

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”

Оставьте комментарий к статье