- Основные параметры электродвигателя постоянного тока
- Постоянная момента
- Постоянная ЭДС
- Постоянная электродвигателя
- Жесткость механической характеристики двигателя
- Напряжение электродвигателя
- Мощность электродвигателя постоянного тока
- Механическая постоянная времени
- Характеристики двигателей постоянного тока
- 🎬 Видео
Видео:Электродвигатель постоянного токаСкачать
Основные параметры электродвигателя постоянного тока
Постоянная момента
- где M — момент электродвигателя, Нм,
- – постоянная момента, Н∙м/А,
- I — сила тока, А
Постоянная ЭДС
Направление ЭДС определяется по правилу правой руки. Направление наводимой ЭДС противоположно направлению протекающего в проводнике тока.
Наведенная ЭДС последовательно изменяется по направлению из-за перемещения проводников в магнитном поле. Суммарная ЭДС, равная сумме ЭДС в каждой катушке, прикладывается к внешним выводам двигателя. Это и есть противо-ЭДС. Направление противо-ЭДС противоположно приложенному к двигателю напряжению. Значение противо-ЭДС пропорционально частоте вращения и определяется из следующего выражения: [1]
- где
— электродвижущая сила, В,
– постоянная ЭДС, В∙с/рад,
— угловая частота, рад/с
Постоянные момента и ЭДС в точности равны между собой KT = KE. Постоянные KT и KE равны друг другу, если они определены в единой системе едениц.
Постоянная электродвигателя
Одним из основных параметров электродвигателя постоянного тока является постоянная электродвигателя Kм. Постоянная электродвигателя определяет способность электродвигателя преобразовывать электрическую энергию в механическую.
- где — постоянная электродвигателя, Нм/√ Вт ,
- R — сопротивление обмоток, Ом,
- – максимальный момент, Нм,
- — мощность потребляемая при максимальном моменте, Вт
Постоянная электродвигателя не зависит от соединения обмоток, при условии, что используется один и тот же материал проводника. Например, обмотка двигателя с 6 ветками и 2 параллельными проводами вместо 12 одиночных проводов удвоят постоянную ЭДС, при этом постоянная электродвигателя останется не изменой.
Жесткость механической характеристики двигателя
- где — жесткость механической характеристики электродвигателя постоянного тока
Напряжение электродвигателя
Уравнение баланса напряжений на зажимах двигателя постоянного тока имеет вид (в случае коллекторного двигателя не учитывается падение напряжения в щеточно-коллекторном узле):
Уравнение напряжения выраженное через момент двигателя будет выглядеть следующим образом:
Соотношение между моментом и частотой вращения при двух различных напряжениях питания двигателя постоянного тока неизменно. При увеличении частоты вращения момент линейно уменьшается. Наклон этой функции KTKE/R постоянный и не зависит от значения напряжения питания и частоты вращения двигателя.
Благодаря таким характеристикам упрощается управление частотой вращения и углом поворота двигателей постоянного тока. Это характерно для коллекторных и вентильных двигателей постоянного тока, что нельзя сказать о двигателях переменного тока и шаговых двигателях [1].
Мощность электродвигателя постоянного тока
Упрощенная модель электродвигателя выглядит следующим образом:
- где I – сила тока, А
- U — напряжение, В,
- M — момент электродвигателя, Н∙м
- R — сопротивление токопроводящих элементов, Ом,
- L — индуктивность, Гн,
- Pэл — электрическая мощность (подведенная), Вт
- Pмех — механическая мощность (полезная), Вт
- Pтеп — тепловые потери, Вт
- Pинд — мощность затрачиваемая на заряд катушки индуктивности, Вт
- Pтр — потери на трение, Вт
Читайте также: Свап 111 мотора в w201
Механическая постоянная времени
Механическая постоянная времени — это время, отсчитываемое с момента подачи постоянного напряжения на электродвигатель, за которое частота вращения ненагруженного электродвигателя достигает уровня в 63,21% (1-1/e) от своего конечного значения.
- где — механическая постоянная времени, с
Видео:Схема двигателя постоянного тока. Устройство и принцип работы.Скачать
Характеристики двигателей постоянного тока
Классификация и основные уравнения двигателей постоянного тока
Двигатели постоянного тока находят широкое применение в тех случаях, когда по условиям работы исполнительного механизма требуется широкое изменение частоты вращения, и при этом часто имеют преимущества по сравнению с двигателями переменного тока. Используются они в металлургической промышленности, станкостроении, системах автоматического регулирования, широко применяются на электрическом транспорте, в авиации и автомобилестроении. Двигатели постоянного тока могут иметь мощность в пределах от нескольких ватт до нескольких тысяч киловатт.
Как и генераторы, двигатели постоянного тока классифицируют по способу включения обмотки возбуждения. Различают двигатели независимого, параллельного, последовательного и смешанного возбуждения. Электрические схемы этих двигателей аналогичны схемам соответствующих генераторов. Отличие заключается в том, что ток якоря Iа в двигателях независимого и последовательного возбуждения равен сетевому току I, а в двигателях параллельного и смешанного возбуждения из сети потребляется и ток возбуждения Iв.
Рассмотрим основные уравнения двигателей постоянного тока.
1. Уравнение равновесия напряжений для цепи якоря в режиме двигателя:
Упрощение уравнения производится так же, как для генераторов:
2. Уравнение баланса токов для двигателей параллельного и смешанного возбуждения:
где J — момент инерции якоря двигателя и вращающихся частей приводного механизма; М— электромагнитный момент, развиваемый двигателем, Мс — момент сопротивления, равный сумме моментов приводимого механизма М2 и тормозного момента Mo, обусловленного потерями внутри самого двигателя.
Уравнение частоты вращения двигателя можно получить если в(24.2) подставить вместо ЭДС его значение
Разрешив полученное уравнение относительно n получим
Характеристики двигателей постоянного тока
Основными характеристиками, по которым оценивают рабочие свойства двигателей, являются:
скоростная — зависимость частоты вращения от тока якоря,
моментная — зависимость электромагнитного момента от тока якоря,
механическая— зависимость частоты вращения от электромагнитного момента, п =f(M).
Двигатели независимого и параллельного возбуждения.Все характеристики этих двигателей получают при постоянных значениях напряжения сети и тока возбуждения, обычно соответствующих своим номинальным значениям: U= U ном; IB = Iв.ном.
1. Скоростная характеристика n=f(Ia). Выражением, определяющим эту характеристику, является уравнение (24.5). Как следует из этого уравнения, если магнитная цепь двигателя ненасыщена и магнитный поток Ф = const, то зависимость п(Iа) линейная и с ростом тока якоря частота вращения уменьшается. Этому случаю соответствует сплошная линия на рис. 24.1.
Читайте также: Киль лодочного мотора что это
Поток якоря вызывает уменьшение потока возбуждения ( ), то выражение для частоты вращения будет иметь вид
Рис.24.1. Скоростная(механическая)характеристика двигателя независимого возбуждения
где Ф0 — магнитный поток, соответствующий номинальному току возбуждения 1В ном при холостом ходе двигателя; — уменьшение магнитного потока из-за размагничивающего действия реакции якоря.
Как следует из формулы (24.5), при возрастании тока якоря в результате падения напряжения частота вращения п снижается, а при уменьшении потока Ф — увеличивается. Это показано на рис. 24.1 штриховой линией.
Если относительное значение суммарного сопротивления цепи якоря больше относительного значения уменьшения потока , то частота вращения с ростом тока якоря будет уменьшаться. Если же
Двигатели последовательного и смешанного возбуждения.Особенностью двигателя последовательного возбуждения является то, что его ток возбуждения равен току якоря (IВ = Iа), и поэтому для вывода выражений, определяющих вид его характеристик, предварительно необходимо определить связь между магнитным потоком Ф и током якоря Iа = Iв. Зависимость Ф =f(Ia) называется магнитной характеристикой. Идеальная магнитная характеристика (без учета размагничивающего действия реакции якоря) показана рис. 24.3 сплошной линией, а реальная (с учетом реакции якоря) — штриховой.
Рис. 24.3. Магнитная характеристика двигателя последовательного вобуждения
Все характеристики двигателя последовательного возбуждения получают при постоянном напряжении питания (обычно при U= UH0M).
1. Скоростная характеристика п = f(Ia). Подставив в уравнение (24.5) выражение для потока в зависимости от тока якоря в соответствии с магнитной характеристикой, получим формулу скоростной характеристики двигателя. Для упрощения анализа пренебрежем насыщением магнитной цепи и будем считать магнитную характеристику линейной:
Рис.24,4. Скоростная характеристика двигателя последовательного возбуждения
Рис.24.5. Моментная характеристика двигателя последовательного возбуждения
Тогда, подставив выражение (24.9) в уравнение (24.5), получим
Из уравнения (24.10) следует, что скоростная характеристика имеет гиперболический вид; на рис.24.4 она изображена сплошной линией. Особенностью скоростной характеристики двигателя последовательного возбуждения является ее большая крутизна в области малых значений тока якоря. Из уравнения (24.10)следует также, что ось ординат (ось п) является для этой характеристики асимптотой.
Реальная скоростная характеристика с учетом размагничивающего действия реакции якоря будет отклоняться от гиперболической кривой вверх, как показано штриховой линией на рис. 24.4.
2. Моментная характеристика M-f(Ia). Подставив в уравнение для момента выражение (24.9), получим формулу для электромагнитного момента двигателя с последовательным возбуждением:
Из выражения следует, что электромагнитный момент двигателя последовательного возбуждения пропорционален квадрату тока якоря, т.е. моментная характеристика имеет параболический вид; на рис.24.5 она изображена сплошной линией. С учетом размагничивающего действия реакции якоря момент в области больших токов будет меньше момента, получаемого по выражению (24.11) (штриховая линия на рис. 24.5).
Читайте также: Лодочные моторы в архангельске хидея
3.Механическая характеристика п =f(М). Из выражения (24.11) ток якоря
Тогда, подставив (24.12) в (24.10), получим аналитическое выражение для механической характеристики:
Из выражения (24.13) следует, что механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения при U= const так же, как и его скоростная характеристика, имеет практически гиперболический вид (рис.24.6).
Рис. 24.6. Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения
Особенностью механической характеристики двигателя последовательного возбуждения является ее большая крутизна в области малых значений тока якоря. Из уравнения (24.13) следует также, что ось ординат (ось п) является асимптотой для этой характеристики.
При частота вращения двигателя стремится к бесконечности. В этом случае говорят, что двигатель идет вразнос. Чрезмерное повышение частоты вращения опасно для механической прочности якоря, так как из-за больших значений центробежных сил, возникающих в этом случае, может нарушиться целость бандажей, удерживающих обмотку якоря, и произойти разрушение коллектора. Следовательно, нельзя допускать работу двигателя последовательного возбуждения при холостом ходе и малых нагрузках, т. е. нагрузка не должна быть меньше 25. 31 % номинальной. Лишь для двигателей малой мощности (десятки ватт) допустима работа при холостом ходе, так как их собственный момент потерь М0 достаточно велик.
Вследствие сильной зависимости частоты вращения от нагрузки механические и скоростные характеристики двигателей последовательного возбуждения называют мягкими.
Характеристики двигателей смешанного возбуждения занимают промежуточное положение между соответствующими характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения. При слабой последовательной обмотке они будут приближаться к характеристикам двигателя параллельного возбуждения, а при сильной — к характеристикам двигателя последовательного возбуждения.
Сравнение характеристик двигателей.Двигатели параллельного (независимого) возбуждения имеют жесткую механическую характеристику и поэтому применяются в установках, где необходимо поддерживать постоянную частоту вращения при изменении момента нагрузки, например, в станках, прокатных станах, вентиляторах и т.д. Они также широко применяются при необходимости регулирования частоты вращения в широком диапазоне. В этом случае подводимое к якорю двигателя напряжение изменяется в широких пределах, в то время как напряжение возбуждения остается неизменным.
В двигателях последовательного возбуждения электромагнитный момент имеет квадратичную зависимость от тока якоря, поэтому их применение предпочтительно, когда требуются большие пусковые моменты и наблюдаются частые перегрузки по моменту. Связано это с тем, что при одних и тех же колебаниях момента сопротивления ток и потребляемая мощность у двигателей последовательного возбуждения изменяются существенно меньше, чем у двигателей параллельного возбуждения. Двигатели последовательного возбуждения находят широкое применение на электрическом транспорте и в подъемных устройствах.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🎬 Видео
Характиристики машин постоянного токаСкачать
Характеристики машин постоянного токаСкачать
Электрические машины постоянного тока, устройство и принцип действияСкачать
Двигатель постоянного токаСкачать
Регулирование частоты вращения двигателей постоянного токаСкачать
Асинхронные и Синхронные двигатели и генераторы. Мощный #энерголикбез ПЕРСПЕКТИВЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙСкачать
Электрические машины постоянного токаСкачать
Как Работает Электрический Двигатель Постоянного ТокаСкачать
Как работает двигатель постоянного тока.Скачать
Принцип работы электродвигателя постоянного токаСкачать
Электродвигатели постоянного токаСкачать
Коллекторный электродвигательСкачать
Электричество за 2 минуты! Напряжение, сила, мощность, постоянный и переменный ток. ПРОСТО О СЛОЖНОМСкачать
Отличие переменного и постоянного тока наглядно.Скачать
Электродвигатель постоянного тока (DC motor)Скачать
Пуск двигателей постоянного токаСкачать
КОНСТРУКЦИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКАСкачать
Тормозные режимы двигателей постоянного токаСкачать