Естественные и искусственные механические характеристики электродвигателя в двигательном режиме

Аналитическое выражение механической характеристики электродви-гателя параллельного возбуждения n=f(M) можно получить из совместного решения уравнения электрического равновесия напряжений на зажимах якоря и уравнения вращающего момента электродвигателя:

, (2.1)

, (2.2)

где U – напряжение, приложенное к зажимам якоря, В;

– противо-Э.Д.С. электродвигателя, В;

Ф – магнитны поток полюса;

n – скорость вращения электродвигателя, об/мин;

R – сопротивления цепи якоря, Ом.

,

где: p – число пар полюсов; N – число активных проводников обмотки якоря; а – число параллельных ветвей.

Определив ток из выражения (2.2) и подставив его значение в выражение (2.1), а затем, решив полученное выражение относительно “n”, имеем:

. (2.3)

Данное выражение представляет собой уравнение механической характеристики электродвигателя.

Принимая, что приложенное напряжение U остается неизменным и что магнитный поток электродвигателя также остается постоянным (это допущение вполне справедливо для электродвигателей с компенсационной обмоткой или для обычных электродвигателей при пренебрежении реакции якоря), уравнение механической характеристики можно представить в следующем виде:

, (2.4)

где К_e – коэффициент Э.Д.С., К_e=C_eФ,

К_м – коэффициент момента, К_м=С_мФ.

Числовое значение коэффициента может быть получено из уравнения:

, (2.5)

где U_H, I_H, n_H – номинальные значения параметров напряжения, тока в якоре и числа оборотов электродвигателя в минуту.

Числовое значение К_м найдется из соотношения:

. (2.6)

Анализ уравнения (2.6) показывает: во-первых, что механическая харак-теристика электродвигателя постоянного тока параллельного возбуждения является линейной характеристикой; во-вторых, что с уменьшением момента электродвигателя до нуля число его оборотов в минуту стремится к пределу,

численно равному: .

Величину “n₀” называют пограничной скоростью или скоростью идеального холостого хода. В-третьих, с увеличением сопротивления в цепи якоря, т.е. с введением в нее внешнего сопротивления возрастает, крутизна механической характеристики (ее наклон к оси абсцисс) – характеристика становится более мягкой.

Механические характеристики двигателя для различных сопротивлений цепи якоря представлены на рисунке 2.1.

Верхняя характеристика, полученная при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря, называется естественной, остальные характеристики получены при различных внешних сопротивления в цепи якоря и носят название искусственных характеристик.

В-четвертых, с ослаблением магнитного поля электродвигателя, что достигается уменьшением тока возбуждения, скорость его идеального холостого хода возрастает и полученная при этом механическая характеристика обладает меньшей жесткостью (большим углом наклона к оси абсцисс) по сравнению с естественной характеристикой (рисунок 2.2).

1- естественная характеристика при Ф=Ф_Н;

2- искусственная характеристика при Ф<Ф_Н.