Основні поняття і співвідношення для двигунів



 

Для створення в двигунах поcтійного струму магнітного потоку збудження є відповідні обмотки. У залежності від виду обмотки двигуни виконуються з незалежною (або паралельною), послідовною і комбінованою (паралельною і послідовною одночасно) обмотками. Крім основних обмоток збудження в двигунах існують допоміжні обмотки: додаткових полюсів (ДП) і компенсаційна обмотка КО (рис. 2.2). Перша з них призначена для поліпшення умов комутації на колекторі якоря, друга – для компенсації реакції якоря.

На рис. 2.2, а показана схема вмикання обмоток двигуна постійного струму незалежного збудження. Вона також називається схемою паралельного збудження тому, що коло обмотки збудження часто вмикають паралельно якірному колу. При потужній мережі живлення, яка у багато разів перевищує потужність двигуна, опір джерела постійної напруги мізерно малий і не залежить від струму в мережі. Тому напруга на виводах підключеного двигуна практично постійна і кола обмотки збудження і якоря стають незалежними одне від одного. У загальному випадку, коли необхідно регулювати напругу на якорі, обмотка збудження LОЗН підключається до незалежного (окремого) джерела живлення (рис. 2.2, а).

Струм паралельної обмотки невеликий і для двигунів потужністю від 5 до 100 кВт складає Із.пар » (0,01 — 0,05) Іном, де Іном — номінальний струм двигуна.

Схема вмикання обмоток двигуна послідовного збудження показана на рис. 2.2, б. Обмотка збудження LОЗП увімкнена послідовно з якорем, у зв'язку з чим Із.пос = Ія. Отже, магнітний потік збудження двигуна Ф визначається навантаженням на його валу. Якщо врахувати, що характеристика намагнічування сталі нелінійна, то і Ф = f (Ія) буде змінюватися нелінійно – при збільшенні навантаження магнітний потік буде зростати, а при зниженні – зменшуватися.

Для двигуна змішаного збудження схема вмикання обмоток наведена на рис. 2.2, в. Магнітний потік двигуна, а отже, і його характеристики будуть визначатися сумою магніторушійних сил (МРС) як незалежної, так послідовної обмоток збудження.

Усталений режим роботи двигуна постійного струму характеризується незмінним значенням моменту М та кутовою швидкістю w [див. (1.17)]. При цьому значення струмів у колах обмоток якоря і збудження також незмінні. Крім того, при роботі двигуна в руховому режимі всі струми вважаються співпадаючими з напрямком напруги мережі Uс,а електрорушійна сила (ЕРС) якоря Е — протилежно спрямованою Uс і струму якоря Ія.

З урахуванням сказаного для кола якоря (рис. 2.2) можна записати рівняння електричної рівноваги

Uс = E + Iя (Rдв + Rвш)                 (2.1)

де Е – ЕРС, яка наводиться в обмотці якоря; Ія – струм якоря; Rдв — опір обмоток двигуна; Rвш — зовнішній опір, який вмикається послідовно в колі якоря.

Опір двигуна Rдв — сумарний опір обмоток силового (якірного) кола, що знаходяться всередині двигуна, і контакту колектор-щітки:

Rдв = Rя + Rд.п + Rп + Rщ

Тут Rя – опір обмотки якоря; Rд.п – опір обмотки додаткових полюсів; Rп — опір послідовної обмотки збудження; Rщопір щіткового контакту.

Для великих двигунів опір Rдв доповнюють опором компенсаційної обмотки Rк.о.

Опори обмоток двигуна беруть з каталожних даних і зводять їх до нагрітого стану, а опір контакту колектор-щітки визначають, виходячи зі спадання напруги на ньому — 2 В при номінальному струмі якоря.

При відсутності каталожних даних опір обмоток нагрітого двигуна можна визначити приблизно по втратах у ньому. При номінальному навантаженні, що відповідає максимальному значенню коефіцієнта корисної дії hном двигуна, змінні втрати дорівнюють постійним. Виходячи з цієї рівності визначається опір обмоток.

Для двигуна незалежного збудження опором послідовної обмотки можна зневажити, тоді

                                                             (2.2)

де 0,5 — коефіцієнт, який враховує, що половина всіх втрат у двигуні при номінальному струмі в основному приходиться на обмотку якоря; hном, Uном, Iном — номінальні (паспортні) ККД, напруга і струм двигуна.

У двигунів послідовного збудження Rп ≈ 0,5Rя, тоді

                                                                                  (2.3)

Для розрахунку опорів у якірному колі зручно користуватися поняттям “номінальний опір двигуна”. Для двигунів постійного струму номінальним опором називається такий опір силового (якірного) кола, що складається з опорів обмоток двигуна та зовнішнього опору, який при підведеній до двигуна номінальній напрузі Uном і нерухомому якорі обмежує струм у ньому номінальним значенням Іном:

Rном = Uном/Iном                                                                       (2.4)

Наведена ЕРС в обмотці якоря при кутовій швидкості ω і магнітному потоці Ф

Е = k Ф ω                                                                                            (2.5)

де k — коефіцієнт, обумовлений конструктивними даними двигуна: числом пар полюсів, числом активних провідників і паралельних віток обмотки якоря. При незмінному магнітному потоці

Е = с ω                                                                                  (2.5а)

де с = kФ — постійний коефіцієнт при незмінному магнітному потоці.

Цю ж ЕРС можна отримати по відомим параметрам електричного кола якоря:

Е = Uмер – I RΣ.                                                                      (2.6)

Тут  — сумарний опір кола якоря.

Для знаходження номінальної ЕРС Еном використовуються паспортні дані двигуна при номінальному струмі збудження — Uном, Iном, wном та Rя » Rдв:

Еном = k Фном wном = Uном – Iном Rя                                        (2.7)

Електромагнітний момент, що розвивається двигуном, зв'язаний зі струмом якоря і магнітним потоком залежністю

Мем = k Ф Ія                                                                           (2.8)

або

Мем = с Ія                                                                               (2.8а)

Електромагнітний момент Мем відрізняється від моменту на валу на значення втрати моменту Мв, який створюється тертям у підшипниках і вентиляцією двигуна. Момент втрат у багато разів менше електромагнітного моменту, тому при практичних розрахунках величиною Мв зневажають і вважають Мем = М.

Момент на валу двигуна по відомій потужності Рмх [див. (1.1)] визначається як

М = Рмх /w                                                                             (2.9)

Якщо Рмх задана в кіловатах, а частота обертання п — в обертах за хвилину, то момент

М = 9550 Рмх/п                                                                      (2.10)

де 9550 = 60 · 1000/(2p) – коефіцієнт зв'язку між системою МКГСС і СІ.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 490;