Статические характеристики коллекторных ДПТ

Основной статической характеристикой двигателя является механическая характеристика, показывающая, с какой скоростью будет вращаться двигатель при различной нагрузке (моменте на валу) при фиксированном напряжении питания, потоке возбуждения и сопротивлении цепей обмоток.

Вид механической характеристики зависит от схемы включения обмотки возбуждения (рис. 14.17).

Рис. 14.17. Схемы включения обмотки возбуждения в КДПТ

а) параллельное возбуждение б) последовательное возбуждение; СОВ от слова сериесная, " series " – последовательное соединение; в) смешанное возбуждение; г) возбуждение от постоянных магнитов; д) независимое возбуждение.

На данном рисунке использован прием, применяемый в ряде источников: несмотря на условность изображения ОВ, она расположена с изломами линии соединения. Это некрасиво, но дает представление о направлении потока возбуждения относительно щеток.

Механические характеристики КДПТ с различными схемами возбуждения приведены на рис. 14.18.

Рис. 14.18. Механические характеристики КДПТ

Механические характеристики ДПТ с независимым, параллельным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов практически совпадают. Вид механической характеристики ДПТ смешанного возбуждения зависит от соотношения витков обмоток возбуждения. Отмечу, что механические характеристики приведены без учета реакции якоря. Об этом говорит линейный характер первой характеристики а,г,д.

Отличие в механических характеристиках ДПТ с независимым и параллельным возбуждением может возникнуть, если для питания электродвигателя используется источник, напряжение которого зависит от тока нагрузки (тока якоря ДПТ). При увеличении тока нагрузки, напряжение уменьшается, вместе с тем уменьшается и ток возбуждения. Это влияет на вид характеристик. Этого не наблюдается в ДПТ с независимой ОВ.

Отличие между характеристиками ДПТ с независимым электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов при одинаковом потоке возбуждения будет заключаться в разной степени проявления реакции якоря (влияния на поток). У магнитоэлектрических ДПТ реакция якоря проявляется в меньшей степени.

Для оценки стабильности угловой скорости двигателя при изменении момента используется понятие жесткости механической характеристики

b=(D М / М _н) / (DΩ/Ω_н).

Двигатели параллельного и независимого возбуждения и с возбуждением от постоянных магнитов в районе номинальной нагрузки имеют жесткие механические характеристики. Поэтому их целесообразно применять в установках, в которых требуется поддерживать постоянную частоту вращения при изменениях нагрузки.

В двигателях последовательного возбуждения электромагнитный момент имеет квадратичную зависимость от тока якоря. Поэтому эти двигатели используются в установках, где требуются большие пусковые моменты, имеются частые перегрузки по моменту, а характер желаемой механической характеристики должен быть близок к гиперболическому (например, на транспорте и в подъемных механизмах).

Кроме того, используются следующие характеристики:

- моментная М (I _я); скоростная Ω(I _я), рабочие Ω, М, Р ₁,h(Р ₂).

Способы регулирования угловой скорости в КДПТ

Возможные варианты регулирования угловой скорости W вытекают из известного выражения:

W= U /(с₀Ф) – МR _я.ц/(с₀Ф)² (14.1)

Основные способы регулирования:

- путем изменения сопротивления цепи якоря R _я.ц;

- путем изменения магнитного потока Ф;

- путем изменения напряжения питания обмотки якоря U.

В результате изменения этих параметров управления изменяется положение механической характеристики двигателя (рис. 14.19), а поскольку установившаяся угловая скорость определяется точкой пересечения механической характеристики и статической характеристики нагрузки, то в результате меняется угловая скорость.

Рис. 14.19. Изменение положения механических характеристик КДПТ независимого возбуждения при изменении управляющих параметров

Качества, по которым сравнивают способы регулирования:

- диапазон регулирования;

- линейность (и однозначность) регулировочных характеристик;

- экономичность регулирования (потери);

- простота реализации.

Наиболее эффективным и распространенным является регулирование угловой скорости путем изменения подводимого напряжения.