4. Энергетическая диаграмма кпд двигателя постоянного тока.

где P1 = UI – подводимая мощность.Pв и Pэл мощность потерь в цепи якоря и возбуждения.P0 – мощность потерь холостого хода. Pm=Pэм полная механическая мощность, Pэл – электромагнитная мощность. P0- мощность потерь холостого хода, P2 – полезная мощность на валу электродвигателя.

К электродвигателю подводится от сети электрическая мощность P1, часть которой тратится на покрытие электрических потерь в цепи якоря включая контакторы щеток ( I2я*RЯ) и в цепи возбуждения (Pв) оставшаяся полная механическая мощность развивается на валу

PM=P1-I2я*Rя-Pвозб

Кпд электрической машины зависит от нагрузки, так как с изменением нагрузки меняется и величина электрических потерь. При увеличении нагрузки от нуля до половины номинальной КПД машины резко возрастает, а затем растет медленно достигая максимума при номинальной нагрузке. Дальнейшее увеличение нагрузки вызывает уменьшение КПД, так как интенсивность роста электрических потерь превышает интенсивность роста полезной мощности.

Рисунок зависимости КПД от нагрузки

В машинах малой мощности до 2 kвт КпД доходит до 0,65 – 0,7.

5. Уравнение эдс электродвигателя постоянного тока. Пуск электродвигателя постоянного тока.

В момент включения двигателя в сеть якорь неподвижен и ток в нем

( 1 )

так как сопротивление якоря очень мало, ток может превышать номинальный в 10 – 20 раз от Iном в зависимости от мощности двигателя. Большой ток при пуске опасен для двигателя, поэтому непосредственным включением в сеть запускают лишь маломощные двигатели ( 300 – 600 Вт ).

То есть для двигателя постоянного тока могут применяться три способа пуска.

1. Прямой, при котором обмотка якоря непосредственно подключается к сети.

2. Реостатный, при котором цепь якоря включается пусковой реостат для ограничения тока.

3. Путем плавного повышения напряжения сети.

Как только якорь приходит во вращение, в проводниках его наводится ЭДС. E=CenФ,

Эта ЭДС называется противо-ЭДС так как она направляется против приложенного напряжения.

Следовательно при вращении якоря:

( 2 )

Это уравнение называется уравнением ЭДС электродвигателя.

6. Вращающий момент электродвигателя постоянного тока. Уравнение мощности и моментов.

Умножив правую и левую часть уравнения ЭДС электродвигателя на Iя

( 2 )

получим уравнение мощностей ЭДС.

P1 = PM + Pп

U*IЯ=E*IЯ+IЯ2*RЯ ( 3 )

U*IЯ=P1 – мощность потребляемой ЭДС из сети.

E*IЯ=PM – полная механическая мощность двигателя.

IЯ2*RЯ – мощность потерь в цепи якоря.

Так как

PM=M* ω

M – полный момент на валу электродвигателя

Ω – угловая частота вращения якоря

То E*IЯ=M*ω подставляя значение с E=Ce*n*Ф ( ) и ω=(πn)/30 получим вращающий момент:

где - постоянна для определенной машины.

При установившемся режиме работы (частота вращения n= cons’t), вращающий момент электродвигателя момент электродвигателя равен статическому моменту на валу (моменту сопротивления моменту нагрузки ).

M = M0+M2=Mcт ( 5 )

M0 – вращающий момент холостого хода.

M2 – полезный момент на валу двигателя .

При неустановившемся режиме ( n # cons’t), разгон, тормозная или регулировочная частота, кроме статического момента возникает динамический момент:

( 6 )

I – момент инерции всех вращающихся частей,

- угловое ускорение

Знак момента Mд зависит от знака ускорения. При нарастании скорости момент Mд положительный, складываясь с Mст, он увеличивает тормозной момент на валу двигателя. При уменьшении скорости момент Mд отрицательный (в данном случае общий тормозной момент уменьшается).

Уравнение моментов электродвигателя имеет вид:

M=Mcт ± Mд ( 7 )