 |
Общие сведения о двигателях постоянного тока параллельного возбуждения.
|
|
|
|
Как уже отмечалось, двигатели этого вида отличаются почти неизменной частотой вращения при увеличении нагрузки на валу от нуля до номинального значения. При таком изменении нагрузки частота вращения в сравнении с режимом холостого хода уменьшается всего на (2...8)% [1,12 ]. Второй особенностью этих двигателей служит экономичное регулирование частоты вращения, при котором отношение наибольшей скорости к наименьшей может составлять 2:1, а при специальном исполнении двигателя - 6:1. Для двигателей параллельного возбуждения допускается превышение частоты вращения по сравнению с номинальной в два раза [1,3,6,8].
Схема включения двигателя параллельного возбуждения приведена на рис.12.1. Двигатель имеет две обмотки: обмотку якоря с выводами Я1 и Я2 и обмотку возбуждения с выводами Ш1 и Ш2. Последнее обозначение связано с тем, что обмотку параллельного возбуждения называют шунтовой обмоткой. Последовательно с каждой из обмоток включены регулируемые сопротивления соответственно Rд и Rв. Сопротивление Rд служит для уменьшения тока обмотки якоря в момент пуска двигателя, а сопротивление Rв - для изменения тока обмотки возбуждения, а следовательно и для изменения величины основного магнитного потока. Обе обмотки подсоединяются параллельно к одному и тому же источнику питания.
Рис.12.1. Схема включения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.
Напряжение сети, приложенное к двигателю, независимо от схемы его возбуждения, уравновешивается следующим образом:
(1)
где U - подведенное к двигателю напряжение;
Е - ЭДС, наводимая в обмотке якоря. Она по существу является противо-ЭДС двигателя, так как направлена против направления тока якоря;
|
|
|
Iя - ток в обмотке якоря;
Се- постоянный коэффициент пропорциональности между ЭДС и частотой вращения двигателя при номинальном неизменном магнитном потоке, зависящий от конструктивных особенностей машины постоянного тока;
Ф - основной магнитный поток двигателя;
n - частота вращения якоря;
Rя- сопротивление якорной обмотки;
Rд- дополнительное сопротивление, включаемое последовательно с обмоткой якоря для ограничения пускового тока. Это сопротивление необходимо, как правило, только в момент пуска двигателя. При достижении номинальной частоты вращения оно выводится (устанавливается равным нулю).
Ток двигателя, потребляемый из сети, с учетом уравнения электрического равновесия (1), определяется выражением
(2)
где I в - ток в обмотке возбуждения.
Ток возбуждения составляет всего (1...7)% от тока в обмотке якоря (примерно и от номинального тока двигателя). Это объясняется тем, что сопротивление Rв в сотни раз превышает сопротивление Rд [6 ]. В таком же соотношении находится и мощность, потребляемая обмоткой возбуждения, по сравнению с номинальной мощностью двигателя.
Противо - ЭДС в режиме холостого хода двигателя достигает до 99% приложенного напряжения, а при номинальной нагрузке - до (90...96)% [1,4].
В момент пуска двигателя частота его вращения равна нулю, а соответственно равна нулю и противо-ЭДС. При этом пусковой ток определяется выражением
(3)
Сопротивление обмотки якоря в общем случае имеет весьма незначительную величину, не превышающую единиц ома. Причем оно уменьшается с увеличением мощности двигателя. Так, например, для двигателей мощностью в десятки киловатт это сопротивление имеет значение десятые и даже сотые доли ома. С учетом такого малого сопротивления якорной обмотки и отсутствия противо-ЭДС ток в момент пуска двигателя превышает величину номинального тока якоря (он же практически является и током, потребляемым двигателем) в 10....40 раз. Такое увеличение тока не допустимо ни для нормальной эксплуатации двигателя, ни для питающей данный двигатель электрической сети. Данное обстоятельство вызывает необходимость ограничения пускового тока.
|
|
|
Основным способом уменьшения пускового тока служит включение последовательно с обмоткой якоря дополнительного сопротивления Rд (пускового реостата). С учетом этого сопротивления пусковой ток определится выражением:
(4)
При этом считается нормальным, когда пусковой ток превышает номинальное значение тока двигателя в (1,5... 2,5) раза. Исходя из этого соотношения, дополнительное сопротивление определится следующим образом:
(5)
где Iн - номинальный ток двигателя.
В приближенных расчетах можно пренебречь сопротивлением обмотки якоря ввиду его малого значения.
Для определения величины пускового тока и решения вопроса о необходимости применения дополнительного сопротивления в случае использования двигателей небольшой мощности, близкой к значению одного киловатта, а также для решения и других вопросов, связанных с созданием необходимых режимов двигателя, следует знать сопротивление обмотки якоря.
Сопротивление обмотки якоря может быть определено путем его замера непосредственно омметром или способом вольтметра и амперметра с использованием постоянного тока. При невозможности измерить это сопротивление его можно приближенно вычислить, используя паспортные данные, по выражению
(6)
где Uн - номинальное напряжение двигателя;
Iн - номинальный ток двигателя;
ηн - номинальный КПД двигателя.
Регулируемое, дополнительное сопротивление в цепи обмотки возбуждения Rв, рис.12.1, может быть определено с учетом соотношения
(7)
где Rов - сопротивление обмотки возбуждения [17]
|
|
|
