- енергетична діаграма
- Рівняння моментів, що обертають
- Рівняння напруги і струму
- Швидкість обертання і механічні характеристики
двигуни постійного струму знаходять широке застосування в промислових, транспортних та інших установках, де потрібно широке і плавне регулювання швидкості обертання (Прокатні стани, потужні металорізальні верстати, електрична тяга на транспорті і так далі).
За способом збудження двигуни постійного струму підрозділяються аналогічно генераторам на двигуни незалежного, паралельного, послідовного і змішаного збудження.
Схеми двигунів і генераторів з даним видом порушення однакові (рисунок 1 в статті " Загальні відомості про генераторах постійного струму "). У двигунах незалежного збудження струми якоря I а і навантаження I рівні: I = I а, в двигунах паралельного і змішаного збудження I = I а + i в і в двигунах послідовного збудження I = I а = I в.
З незалежним збудженням від окремого джерела струму зазвичай виконуються потужні двигуни з метою більш зручного і економічного регулювання струму збудження. За своїми властивостями двигуни незалежного і паралельного збудження майже однакові, і тому перші нижче окремо не розглядаються.
енергетична діаграма
Енергетична діаграма двигуна паралельного збудження зображена на малюнку 1. Первинна потужність P 1 є електричної і споживається з мережі живлення. За рахунок цієї потужності покриваються втрати на збудження p в і електричні втрати p ела = I а² × R а в ланцюзі якоря, а частина, що залишилася становить електромагнітну потужність якоря P ем = E а × I а, яка перетворюється в механічну потужність P мх. Втрати магнітні p мг, додаткові p д, і механічні p мх покриваються за рахунок механічної потужності, а інша частина цієї потужності являє собою корисну механічну потужність P 2 на валу.
Аналогічні енергетичні діаграми, що ілюструють перетворення енергії в двигуні, можна побудувати і для інших типів двигунів.
Рівняння моментів, що обертають
Електромагнітний момент двигуна
M ем = P ем / Ω,
який є рушійним і діє в бік обертання, витрачається на зрівноважування гальмують моментів: 1) моменту M 0, відповідного втрат p мг, p д і p мх, покриваються за рахунок механічної потужності [дивіться рівність (6) в статті "Загальні відомості про генераторах постійного струму"]; 2) M в - моменту навантаження на валу, створюваного робочою машиною або механізмом; 3) M дин - динамічного моменту [дивіться рівність (7) в статті "Загальні відомості про генераторах постійного струму"]. При цьому
M в = P 2 / Ω
Таким чином,
M
ем = M 0 + M в + M дин (1)
або
Mем = M ст + M дин (2)
де
M ст = M 0 + M в
є статичним моментом опору.
При сталому режимі роботи, коли n = const і тому M дин = 0,
Надалі індекс "ем" у M ем будемо опускати. Зазвичай M 0 малий у порівнянні з M в, і тому приблизно можна вважати, що при сталому режимі роботи M ем = M є корисним моментом на валу і врівноважується моментом M в. Можна також значення M 0 включити в значення M в.
Зазначимо, що якщо висловити P в кіловатах, а Ω - через число обертів на хвилину n м, то між P, n м і M в кгс × м існуватиме залежність
Рівняння напруги і струму
У двигунах напрямок дії е. д. з. якоря E а протилежно напрямку струму якоря I а (дивіться статтю " Принцип дії машини постійного струму "), І тому E а називається також протівоелектродвіжущей силою якоря. Рівняння напруги для ланцюга якоря двигуна можна записати в такий спосіб:
U
= E а + R а × I а. (4)
Тут R а - повне опір ланцюга якоря [дивіться рівність (15) в статті "Загальні відомості про генераторах постійного струму"]. В режимі двигуна завжди U> E а.
З рівності (4) випливає, що
де, відповідно до виразу (3), в статті " Основні електромагнітні співвідношення. Електрорушійна сила якоря і електромагнітний момент ",
Eа = c е × Фδ × n. (6)
Швидкість обертання і механічні характеристики
Вирішуючи рівняння (4) спільно з (6) щодо n, знаходимо рівняння швидкісної характеристики n = f (I а) двигуна:
Згідно зі слів (8), в статті " Основні електромагнітні співвідношення. Електрорушійна сила якоря і електромагнітний момент ",
M= з м × Фδ × I а. (8)
Визначивши звідси значення I а і підставивши його в (7), отримаємо рівняння механічної характеристики n = f (M) двигуна:
яке визначає залежність швидкості обертання двигуна від розвивається моменту обертання.
Вид механічної характеристики n = f (M) або M = f (n) при U = const залежить від того, як зі зміною моменту M змінюється потік машини Фδ, і різний для двигунів з різними способами збудження. Це ж справедливо для швидкісних характеристик (дивіться статті " Двигуни паралельного збудження "," Двигуни послідовного збудження "," Двигуни змішаного збудження ").
Джерело: Вольдек А. І., "Електричні машини. Підручник для технічних навчальних закладів" - 3-е видання, перероблене - Ленінград: Енергія, 1978 - 832с.