§ 10. Построение механических характеристик двигателей постоянного тока

Построение естественной механической характеристики двигателя с независимым (параллельным) возбуждением

Уравнения естественных электромеханической характеристики

и механической характеристики

выражают линейную зависимость скоро­сти двигателя от тока в якоре или электромагнитного момента двигателя (рис.8). Как и всякие прямые, они мо­гут быть построены по двум точкам. Каждая точка механической характеристики определяет тот или иной режим ра­боты двигателя. Наиболее полную инфор­мацию мы обычно имеем о режимах идеального холостого хода и номинальном режиме, которые определяются соответственно точками 1 (М = 0; ω = ω₀) и 2 (М = М_Н; ω = ω₀).

В каталоге на выбранный двигатель, очевидно, будет указана частота вращения n, об/мин, по которой возможно определить необходимую для расчетов номинальную угловую скорость двигателя.

Для определения скорости идеального холостого хода ω₀ и номинального момента М_Н необходимо знать коэффициент постоянного потока к = сФ, который можно найти в результате решения уравне­ния электромеханической характеристики, записанного для номиналь­ного режима работы двигателя:

где ток якоря I_a предполагается равным потребляемому двигателем из сети току I (I_aн ≈ I_H) и в дальнейшем индекс а поэтому будем опускать (т. к. ток возбуждения і_В = 0,01 – 0,05 I_а).

Сопротивление цепи якоря (если оно не дано в каталоге) можно найти, предположив, что двигатель имеет максимальный к.п.д. при номинальной нагрузке. Тогда, исходя из равенства постоянных и пере­менных потерь:

После этого легко определяются координаты

Следует иметь в виду, что для построения механической характеристики используется электромагнитный момент М, а не момент на ва­лу

который отличается от электромагнитного М на величину момента по­терь в двигателе ΔМ:

где знак "минус" (–) берется для двигательного режима, "плюс" (+) – для тормозного.

Построение естественной механической характеристики двигателей постоянного тока с последовательным или смешанным возбуждением

Зависимость магнитного потока этих двигателей от нагрузки на валу является причиной нелинейности их электромеханических и механических характеристик. Это делает затруднительным и нецелесо­образным расчет и построение указанных характеристик аналитичес­ким методом.

Заводы - изготовители таких двигателей - дают снятые экспери­ментальным путем универсальные характеристики (выраженные в отно­сительных единицах). Пользуясь ими, можно построить универсальную механическую характеристику, от которой затем можно перейти к ха­рактеристике выбранного двигателя. Для этого необходимо отложен­ные по осям величину I, М и ω умножить на их номинальные зна­чения. При этом, как правило, возникает необходимость изменить масштабную сетку графика, поскольку прежняя будет соответствовать дробному значению величин, откладываемых по осям. Универсальные характеристики двигателей последовательного и смешанного возбуж­дения приведены на рис.9 и 10.