2. Рабочие характеристики двигателей постоянного тока

Рабочие характеристики двигателей параллельного возбуждения выражают зависимости частоты (скорости) вращения n, вращающего момента М и коэффициента полезного действия  от тока якоря I_я, изменяющегося вместе с изменением нагрузки на валу (или зависимости тех же величин от полезной мощности на валу двигателя P₂) при постоянном напряжении сети U и неизменном токе возбуждения I_в , т.е.

Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения изображены на рис. 16.2. Они снимаются путем изменения момента нагрузки на валу двигателя, а соответственно изменения тока якоря I_я.

Рисунок 16.2 - Рабочие характеристики ДПТ параллельного

возбуждения

Момент, развиваемый двигателем, согласно выражению (16.1) равен: . При U = const и I_в = const магнитный поток двигателя параллельного возбуждения Ф при изменении нагрузки в пределах номинальной практически остается постоянным, поэтому моментная характеристика такого двигателя графически иллюстрируется прямой линией. При значительном увеличении тока (при больших нагрузках на валу двигателя) происходит некоторое отклонение характеристики M = f(I_я) от прямолинейной зависимости в сторону оси абсцисс, так как с увеличением тока в якоре все сильнее проявляется размагничивающее действие реакции якоря, уменьшающее основной магнитный поток машины Ф.

В соответствии с выражением для n (16.6) при U = const и I_в = const, при пренебрежении размагничивающим действием реакции якоря зависимость n = f (I_я) имеет линейный падающий характер. С увеличением нагрузки на валу двигателя растут: ток в его обмотке якоря, I_яR_я и размагничивающее действие реакции якоря, уменьшающее основной магнитный поток машины Ф. Обычно влияние падения напряжения преобладает над размагничивающим действием реакции якоря, и поэтому зависимость n = f (I_я) представляет падающую характеристику, имеющую сравнительно небольшой наклон к оси абсцисс. Частота вращения при изменении нагрузки в рабочем диапазоне у таких двигателей параллельного возбуждения изменяется всего на 3-10%, поэтому характеристика n = f (I_я) называется "жесткой".

Коэффициент полезного действия  равен отношению полезной мощности P₂ , развиваемой двигателем на валу, к полной мощности, потребляемой им из сети P₁.

Для двигателя параллельного возбуждения он равен:

, (16.10)

где М₂ - полезный вращающий момент на валу двигателя, кГм.

При небольших нагрузках, когда потери в меди (переменные потери) малы, КПД с увеличением тока якоря I_я быстро возрастает, но затем по мере дальнейшего увеличения нагрузки потери в меди увеличиваются и, когда они становятся равными потерям холостого хода (потерям в стали и механическим потерям), КПД достигает максимума (особенно при токе.I_я = (0,75…1,0)I_ян.) При дальнейшем увеличении нагрузки, когда переменные потери начинают превалировать над потерями постоянными, КПД двигателя уменьшается.

Для двигателей малой мощности КПД находится в пределах  = 0,75…0,85, а у средних и крупных двигателей он достигает величины порядка  = 0,85…0,94.