Механические и электромеханические характеристики электропривода с ДПТ НВ

Для получения основных соотношений для простейшей модели электропривода постоянного тока в статических (установившихся) режимах воспользуемся электрической схемой, приведённой на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Электрическая схема включения электропривода с двигателем постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ)

Будем считать, что якорь двигателя питается от источника напряжения бесконечно большой мощности. Взаимодействие тока в обмотке якоря с магнитным потоком , создаваемым обмоткой возбуждения, расположенной на главных полюсах машины, приводит к возникновению электромагнитных сил, действующих на активные проводники обмотки и, следовательно, электромагнитному моменту

, (3.9)

где – конструктивный параметр машины.

Под действием момента якорь двигателя вращается со скоростью и в проводниках обмотки якоря наводится ЭДС в соответствии с законом Фарадея

, (3.10)

направленная встречно по отношению к току, а значит и напряжению.

Уравнение равновесия якорной цепи на основании закона Кирхгофа может быть записано в виде

, (3.11)

где - полное сопротивление якоря двигателя, включая сопротивление обмотки добавочных полюсов и компенсационной обмотки ;

- добавочное сопротивление, введённое в общем случае в силовую цепь.

Тогда уравнение скоростной (электромеханической) характеристики запишется так

, (3.12)

где = - полное сопротивление силовой цепи двигателя.

С учётом того, что

,

уравнение механической характеристики двигателя может быть представлено в следующем виде

. (3.13)

Конструктивный параметр машины постоянного тока определяется по формуле

,

где p – число пар главных полюсов;

– число активных проводников обмотки якоря;

- число витков обмотки якоря;

– число пар параллельных ветвей обмотки якоря.

Эти параметры, а также сопротивления могут быть получены из каталожных данных или клиентского формуляра двигателя.

Величина определяет скорость идеального холостого хода, которая зависит от и , а величина

называется статическим падением скорости при действии момента статического сопротивления на валу двигателя. Тогда

есть уравнение прямой, и может быть представлено графически на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Электромеханическая и механическая характеристики без дополнительного сопротивления в силовой цепи

Из уравнений (3.12), (3.13) могут быть получены уравнения характеристик в отрезках на осях (рис.3.4)

; (3.14)

, (3.15)

где - ток короткого замыкания при ;

- момент короткого замыкания.

Рис. 3.4. Электромеханическая и механическая характеристики в отрезках на осях

Обратные зависимости и могут быть получены из (3.14) и (3.15)

; (3.16)

, (3.17)

которые используются при аналитических расчётах.

Жёсткость механической характеристики

, Нм с (3.18)

отрицательная величина, что говорит об уменьшении скорости с увеличением нагрузки, и определяется величиной момента короткого замыкания

и скорости идеального холостого хода

.

Тогда модуль статической жёсткости механической характеристики электропривода определяется в следующем виде

, (3.19)

т.е. модуль статической жёсткости пропорционален квадрату магнитного потока Ф и обратно пропорционален полному сопротивлению якорной цепи привода .