2 Электромеханические преобразователи

Под термином электромеханические преобразователи будем понимать электродвигатели вращательного движения.

2.1 Электродвигатели постоянного тока независимого возбуждения

Учитывая идентичность математического и графического описания двигателей независимого и параллельного возбуждения, будем относить их к одному классу двигателей, и называть их просто двигатели независимого возбуждения.

Принципиальная схема двигателя независимого возбуждения представлена на рисунке 2.1.

Рис. 2.1 Принципиальная схема двигателя независимого возбуждения

Математическое описание силовой цепи двигателя независимого возбуждения (цепи якоря) может быть представлено в виде следующих уравнений:

1) Уравнение зависимости ЭДС в обмотке якоря от угловой скорости вращения якоря

, (2.1)

где Е – ЭДС, наведенная во вращающихся обмотках якоря при вращении ее в постоянном магнитном поле, создаваемом обмоткой возбуждения;

К – конструктивная постоянная машины;

Ф – основной магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения;

– угловая скорость вращения якоря.

2) Уравнение зависимости момента от тока якоря и магнитного потока

, (2.2)

где М – вращающий электромагнитный момент, развиваемый двигателем;

I – ток силовой цепи двигателя (силовой цепью ДПТ является цепь якоря).

3) Уравнение электрического равновесия цепи якоря

, (2.3)

где U – напряжение, приложенное к зажимам якоря;

R – сопротивление цепи якоря

, (2.4)

где R_Я – сопротивления обмотки якоря;

R_ДОБ – добавочное сопротивление, включаемое в цепь якоря.

Выведем уравнения электромеханической и механической характеристик ДПТ НВ. Для этого в (2.3) вместо ЭДС Е подставим ее значение Е из (2.1)

. (2.5)

Уравнение (2.5) представляет собой зависимость угловой скорости двигателя от тока якоря. Такую зависимость =f(I) называют электромеханической (скоростной) характеристикой двигателя.

Уравнение (2.5) можно представить в виде:

, (2.6)

где – угловая скорость идеализированного холостого хода;

– перепад скоростей.

Угловая скорость идеализированного холостого хода характеризует точку пересечения электромеханической характеристики с осью ординат, а перепад скоростей – наклон электромеханической характеристики по отношению к осям.

Чтобы получить уравнение механической характеристики необходимо найти зависимость угловой скорости от момента двигателя. Для этого подставим в (2.5) значение тока I, выраженное из формулы (2.2):

. (2.7)

Уравнение (2.7) представляет собой зависимость угловой скорости от момента двигателя =f(М) и называется уравнением механической характеристики двигателя.