РАБОТА МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА В РЕЖИМЕ ДВИГАТЕЛЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 7Следующая ⇒

При включении двигателя постоянного тока в сеть под действие ем приложенного напряжения протекает ток как в обмотке якоря, так и в обмотке возбуждения. Ток возбуждения возбуждает магнитный поток полюсов.

В результате взаимодействия тока в проводниках обмотки якоря с магнитным полем полюсов создается вращающий момент и якорь машины приходит во вращение. Таким образом, электрическая энергия, полученная машиной из сети источника энергии, преобразуется в энергию механическую.

Механические силы создаются в результаты взаимодействия магнитного поля полюсов с токами в проводах обмотки якоря. Проводники обмотки якоря уложены в пазах, т. е. окружены сталью зубцов якоря, и эти силы в основном будут приложены к зубцам, так как магнитная проницаемость стали зубцов во много раз больше магнитной проницаемости немагнитной среды пазов, в которой находятся проводники обмотки якоря. Положим, что генератор параллельного возбуждения работает на сеть большой мощности (рис. 149). Ток нагрузки генератора определяется следующим выражением:

где I — ток в обмотке якоря,

rн — сопротивление цепи этой обмотки,

E —э. д. с, индуктируемая в этой же обмотке,

U — напряжение сети.

Направление э. д. с. и тока в активных проводах якоря показало на схеме (рис. 150, а). Машина развивает электромагнитный момент Мэ, являющийся тормозным, т. е. потребляет механическую энергию и вырабатывает энергию электрическую.

Если посредством регулировочного сопротивления понизить ток возбуждения, то уменьшится как магнитный поток, так и э. д. с, индуктируемая в обмотке якоря. Это вызовет уменьшение нагрузки генератора. Изменяя сопротивление регулировочного реостата, можно довести ток возбуждения до такой величины, при которой э. д. с. в обмотке якоря равна напряжению сети (Е=U)) и ток в якоре равен нулю, т. е. генератор работает вхолостую.

Если ток возбуждения окажется меньше тока, соответствующего холостой работе генератора, то э. д. с. обмотки якоря будет меньше напряжения сети, и ток в якоре изменит направление на обратное (рис. 150, б).

При изменении направления I тока в проводниках обмотк

и якоря также изменится направление электромагнитного момента Мэ, развиваемого машиной, т. е. момент станет вращающим. Таким образом, машина, потребляя электрическую энергию, вырабатывает энергию механическую, т. е. работает двигателем.

Если отключить первичный двигатель, то якорь машины будет продолжать вращаться под действием развиваемого электромагнитного момента Мэ. При вращении якоря в проводниках его обмотки индуктируется э. д. с, направление которой противоположно направлению тока. Поэтому ее называют противо-э. д. с. или обратной э. д. с. Противо-э. д. с. играет роль регулятора потребляемой мощности, т. е. изменение потребляемого тока происходит вследствие изменения противо-э. д. с. Противо-э. д. с. равна:

Вращающий момент, развиваемый двигателем,

Приложенное напряжение уравновешено противо-э. д. с. и падением напряжения в сопротивлении обмотки якоря и щеточных Контактов. Поэтому для двигателя уравнение равновесия э. д. с. примет следующий вид:

где Е — составляющая приложенного напряжения, которая уравновешивает противо-э. д. с, т. е. величина, обратная противо- э. д. с. Ток в обмотке якоря

определяется следующим выражением

Число оборотов якоря двигателя

Условием установившегося режима работы двигателя является равенство моментов вращающего и тормозного. Если вращающий момент, развиваемый двигателем Мэ, уравновешен тормозным моментом на валу Мт, то скорость вращения якоря остается постоянной. При нарушении равновесия моментов появляется дополнительный момент, создающий положительное или отрицательное ускорение вращения якоря.

Если увеличить нагрузку (тормозной момент на валу двигателя Мт), то равновесие моментов нарушится (МЭ<.МТ) и скорость вращения якоря начнет уменьшаться.

При уменьшении скорости вращения якоря уменьшается также противо-э. д. с, что вызывает увеличение как тока в якоре, так и вращающего момента двигателя. Изменение скорости вращения, противо-э. д. с. и тока в якоре происходит до восстановления равновесия моментов, т. е. до тех пор, пока вращающий момент не окажется вновь равным тормозному моменту на валу двигателя.

Если равновесие моментов не восстанавливается и тормозной момент остается всегда больше момента вращающего (Мт> Мэ), скорость вращения уменьшается непрерывно до остановки двигателя. Такие случаи могут возникать при больших тормозных моментах на валу и значительных понижениях напряжения сети.

При уменьшении нагрузки на валу двигателя (МЭ> Мт) скорость вращения якоря начнет увеличиваться, что вызывает увеличение противо-э. д. с. в его обмотке. Ток в обмотке якоря начнет уменьшаться, уменьшая вращающий момент двигателя. Изменение скорости, противо-э. д. с. и тока в якоре будет протекать также до восстановления равновесия моментов (Мэ=Мт).

Однако в двигателях постоянного тока сравнительно часто создаются условия, при которых равновесие моментов не восстанавливается при любом изменении скорости, так что вращающий момент всегда остается больше тормозного момента на валу двигателя (МЭ> Мт). В таких случаях скорость вращения якоря непрерывно увеличивается, теоретически стремясь к бесконечности. Практически при значительном превышении номинальной скорости машина разрушается — разрываются бандажи, скрепляющие лобовые соединения обмотки, проводники обмотки выходят из пазов и т. д. Такой аварийный режим называется разносом двигателя.

Направление вращения якоря двигателя зависит от полярности полюсов и от направления тока в проводниках обмотки якоря.

Таким образом, для реверсирования двигателя, т. е. для изменения подавления вращения якоря, нужно либо изменить полярность полюсов, переключив обмотку возбуждения, либо изменить направление тока в обмотке якоря.

Обмотка возбуждения обладает значительной индуктивностью, переключение ее нежелательно. Поэтому реверсирование двигателей постоянного тока обычно заключается в переключении обмотки якоря.

Механическая характеристика представляет зависимость n=f (M) при U=U_н, I_в=const и Σ r=const. Аналитическое выражение для механической характеристики можно получить из уравнения ЭДС электродвигателя

Определив ток I_а из выражения М = с_еI_aФ и подставив это значение тока в выражение выше, получим

Если пренебречь реакцией якоря и считать, что поток Ф не изменяется, то механические характеристики электродвигателя параллельного возбуждения можно представить в виде прямых (рис. 3), наклон которых зависит от величины сопротивления R_рг включенного в цепь якоря. При R_рг=0 характеристика называется естественной.

Рис. 3 — Механические характеристики двигателя параллельного возбуждения

Следует помнить, что при обрыве цепи возбуждения I_в=0 обороты двигателя n→ ∞, т.е. двигатель идет «вразнос», поэтому его необходимо немедленно отключить от сети.

№ 11

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 Следующая ⇒