Меню

Двигатель постоянного тока с полюсным управлением



Исполнительные двигатели и тахогенераторы постоянного тока

Исполнительные двигатели постоянного тока

Исполнительные двигатели постоянного токаИсполнительные двигатели постоянного тока — маломощные машины, используемые в автоматике и телемеханике, в системах автоматического управления, регулирования и- контроля автоматизированных установок, где они преобразуют электрический сигнал измерительного органа — напряжение управления — в угловое перемещение вала для воздействия на управляющий, регулирующий или контролирующий аппарат. В тех случаях, когда поступающий сигнал недостаточен для приведения в действие исполнительного двигателя, применяют магнитный или полупроводниковый усилитель мощности.

Исполнительные двигатели обычно работают в условиях частых пусков, остановок и реверсов. Они отличаются значительным начальным пусковым моментом и быстродействием. Зависимости вращающего момента и скорости якоря от напряжения управления у них в большинстве случаев близки к линейным.

Исполнительные двигатели постоянного токаВ зависимости от системы питания цепей двигателя различают исполнительные двигатели с якорным управлением и с полюсным управлением. При якорном управлении обмоткой управления является обмотка якоря, в связи с чем напряжение управления подводят к ее зажимам, а неизменный ток возбуждения обеспечивает независимый источник электрической энергии постоянного напряжения. В случае полюсного управления обмоткой управления служит обмотка возбуждения главных полюсов и напряжение управления подводят к ее зажимам, а напряжение на зажимах якоря, задаваемое независимым источником электрической энергии постоянного напряжения, сохраняется неизменным .

Обычно используют якорное управление. Изменение полярности напряжения управления вызывает противоположное направление вращения якоря.

Исполнительные двигатели постоянного тока изготовляют номинальной мощности от долей ватта до 600 Вт нормальной и специальной конструкций.

Исполнительные двигатели постоянного токаДвигатели нормальной конструкции аналогичны машинам постоянного тока общего применения, но отличаются от них тем, что станина с главными полюсами так же, как и якорь, собрана из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали, что способствует улучшению свойств этих машин в переходных режимах. Кроме того, добавочные полюсы в этих машинах отсутствуют, так как реакция якоря невелика и процессы коммутации вполне удовлетворительны. Поскольку скорость якоря небольшая, вентилятор на валу таких двигателей не предусмотрен.

К двигателям специальной конструкции относятся магнитоэлектрические машины с возбуждением основного магнитного поля с помощью постоянных магнитов, а также малоинерционные машины, отличающиеся конструкцией якоря. К последним относятся: двигатели с полым немагнитным якорем — полым тонкостенным цилиндром из пластмассы с запрессованной обмоткой из медного провода с внутренним неподвижным ферромагнитным магнитопроводом, укрепленным на подшипниковом щите, и менее долговечные двигатели с дисковым якорем — тонким немагнитным диском из керамики, текстолита, стекла, а иногда из алюминия с печатной обмоткой, представляющей совокупность радиально расположенных по обе стороны диска проводников из медной фольги, по которой скользят серебряно-графитные щетки. Названные конструкции отличаются малым моментом инерции якоря, что обеспечивает высокое быстродействие исполнительного двигателя.

Исполнительные двигатели постоянного тока

Масса исполнительных двигателей постоянного тока в 2 — 4 раза меньше, чем масса одинаковых по номинальной мощности исполнительных асинхронных двигателей, а к. п. д. их при номинальной мощности 5. 10 Вт составляет около 0,3 и достигает значения 0,65 и несколько выше для двигателей номинальной мощностью 200 — 300 Вт.

Исполнительные двигатели постоянного тока

Тахогенераторы постоянного тока

Тахогенераторы постоянного токаТахогенераторы постоянного тока — машины небольшой мощности, предназначенные для преобразования механической величины в электрический сигнал — выходное напряжение. В частности, их используют для контроля и измерения скорости вала исполнительного устройства, с которым соединен вал тахогенератора, зажимы якоря которого соединены с измерительным прибором. Помимо этого, тахогенераторы применяют в электромеханических счетно-решающих устройствах для выполнения вычислительных операций, а также в устройствах автоматической отработки генерируемых ускоряющих и успокаивающих сигналов.

Тахогенераторы бывают магнитоэлектрические с возбуждением основного магнитного поля с помощью постоянных магнитов и электродинамические с электромагнитным возбуждением, обусловленным М. д. с. обмотки возбуждения, питаемой от независимого источника электрической энергии постоянного напряжения.

Выходное напряжение тахогенератора в режиме холостого хода изменяется линейно в зависимости от скорости якоря, а при нагрузке эта линейность несколько нарушается, причем тем больше, чем меньшим сопротивлением обладает измерительный прибор, присоединенный к зажимам якоря. Все же для каждого тахогенератора существует относительно небольшой диапазон измеряемых скоростей, в пределах которого при определенном достаточно большом сопротивлении измерительного прибора и неизменных условиях цепи возбуждения выходную характеристику можно считать практически линейной.

Схема включения тахогенератора постоянного тока независимого возбуждения

Схема включения тахогенератора постоянного тока независимого возбуждения

Тахогенераторы постоянного токаСущественный недостаток тахогенераторов постоянного тока — пульсация выходного напряжения из-за незначительного периодического изменения магнитного потока вследствие неравномерности воздушного зазора и неравенства проводимостей якоря в различных радиальных направлениях, в том числе обусловленных зубчатой конструкцией его магнитопровода, а также из-за вибрации щеток, неровностей и эллиптичности коллектора и коммутационных процессов — в значительной мере устранен в тахогенераторе с полым якорем, который устроен так же, как и малоинерционный исполнительный двигатель постоянного тока с аналогичным якорем.

Неточность установки щеток по геометрической нейтрали коллектора тахогенсратора приводит к асимметрии выходного напряжения, т. е. к генерированию двух различных напряжений в обмотке якоря при противоположных направлениях его вращения с одинаковой скоростью. При правильном расположении щеток асимметрия напряжений находится в пределах от 0,3 до 1% номинального напряжения тахогенератора.

Источник

Якорное, полюсное и реостатное управление ДПТ

В двигателе с параллельным возбуждением основными являются:

1) Якорное регулирование (регулирование частоты изменение напряжения в цепи якоря)

Рисунок 1

Пусть механическая хар-ка 1 (см.рис) получена при напряжении U1 и потоке возбуждения Ф1. Изменение напряжения приведет к тому, что изменится скорость идеального холостого хода w0=U/KeФ, т.е. скорость при моменте сопротивления, равном нулю (реально при отсутствии полезной нагрузки на валу действует момент сопротивления М0). Наклон характеристики, определяемый коэффициентом (rя+rд)/кекмФ2, не зависит от напряжения. Харатеристика 2 соответствует значению U2 выше n0 и угол наклона больше.

Полюсное регулирование позволяет увеличивать n вверх от основной характеристики. Испольуя два эти способа получают:

Двухзонное регулирование скорости (33 вопрос).

4) Импульсное регулирование

Этот способ возник и широко применяется в связи с развитием полупроводниковой техники и созданием полупроводниковых диодов в тиристорах и транзисторах.

tк/tл=q – скважность импульса последовательности. Регулируя скважность с помощью системы упр-я тиристорным ключом можно регулировать площадь под кривой Uдв(t), т.е. изменять напряжение на обмотке якоря. Через якорь протекает ток в течение импульса в паузе ток уменьшается. Основной недостаток – пульс.ток якоря.

Читайте также:  Исследование линий электропередачи постоянного тока

Источник

Исполнительные двигатели и тахогенераторы

Дата публикации: 26 сентября 2014 .
Категория: Статьи.

Общие положения

Исполнительными двигателями называются двигатели, которые применяются в системах автоматического управления и регулирования различных автоматизированных установок и предназначены для преобразования электрического сигнала (напряжения управления), получаемого от какого-либо измерительного органа, в механическое перемещение (вращение) вала с целью воздействия на соответствующий регулирующий или управляющий аппарат. Если напряжение и мощность сигнала малы для управления исполнительным двигателем, то применяются промежуточные усилители мощности (магнитные, электронные, полупроводниковые).

Номинальная мощность исполнительных двигателей обычно составляет от долей ватта до нескольких киловатт. К этим двигателям предъявляются большие требования по точности работы и быстродействию. Обычно требуется, чтобы зависимости момента M и скорости n от напряжения сигнала (управления) Uу были по возможности линейными.

Существует ряд разновидностей исполнительных двигателей постоянного и переменного тока. Ниже кратко рассматриваются исполнительные двигатели постоянного тока.

Исполнительные двигатели нормальной конструкции

По своему устройству они аналогичны нормальным машинам постоянного тока. При якорном управлении ток возбуждения iв = const, а на якорь подается напряжение управления Uу. Характеристики M = f (Uу) и n = f (Uу) при этом получаются практически линейными. При полюсном управлении на якорь подается напряжение Ua = const, а напряжение управления, Uу подается на обмотку возбуждения. При этом требуется меньшая мощность управления, однако характеристика n = f (Uу) не будет линейной. Поэтому чаще применяется якорное управление.

Магнитоэлектрические машины

В связи с разработкой сплавов ални (Al – Ni), алнико (Al – Ni – Co), а также ряда других сплавов, обладающих высокими магнитными свойствами, стало возможным изготовление машин без обмотки возбуждения, с постоянными магнитами на индукторе. В частности, с постоянными магнитами изготовляются исполнительные двигатели с якорным управлением мощностью до 50 – 100 Вт.

С постоянными магнитами можно строить также генераторы и двигатели общего назначения мощностью до 5 – 10 кВт и выше. Такие машины получили широкое распространение.

Исполнительные двигатели с полым немагнитным якорем

Вследствие малой инерции такие двигатели обладают большим быстродействием. Полый якорь в виде стаканчика изготовляется из пластмассы, и на нем размещается и укрепляется якорная обмотка обычного типа, соединенная с коллектором. Внутренний неподвижный ферромагнитный сердечник (статор) при якорном управлении может быть массивным (рисунок 1).

Рисунок 1. Исполнительный двигатель постоянного тока с полым немагнитным якорем
1 – переднй щит; 2 – щеткодержатель; 3 – крышка смотрового люка; 4 – коллектор; 5 – станина; 6 – обмотка возбуждения; 7 – полюс; 8 – полый якорь; 9 – внутренний статор; 10 – задний щит

Из-за наличия большого немагнитного зазора между внешним и внутренним статорами требуется сильная обмотка возбуждения, габариты машины увеличиваются, а коэффициент полезного действия уменьшается. Подобные двигатели выпускаются мощностью до 10 – 15 Вт.

Двигатели с печатной обработкой якоря

Двигатели с печатной обработкой якоря (рисунок 2), также обладают малой инерцией. Якорь этого двигателя имеет вид тонкого диска из немагнитного материала (текстолит, стеклотекстолит и так далее), на обеих сторонах которого расположены медные проводники обмотки якоря. Проводники выполняются путем гальванического травления листов медной фольги, наклеенных на диск якоря, либо гальваническим осаждением или переносом меди. Обмотка, изготовляемая таким способом, получила название печатной. Схема обмотки якоря обычная, двухслойная, причем проводники отдельных слоев расположены на разных сторонах диска и соединяются электрически между собой через отверстия в диске. Серебряно-графитные щетки скользят по неизолированной поверхности элементов обмотки якоря, как по коллектору.

Двигатель постоянного тока с печатной обмоткой якоря

Рисунок 2. Двигатель постоянного тока с печатной обмоткой якоря: а – разрез двигателя; б – обмотка якоря
1 – диск якоря с обмоткой; 2 – вал; 3 – втулка; 4 – щетки и щеткодержатель; 5 – постоянные магниты (полюсы); 6 – полюсные наконечники; 7 и 8 — диски из магнитной стали

Возбуждение осуществляется с помощью постоянных магнитов или обмотки возбуждения. Напряжение таких машин составляет 6 – 50 В. Ввиду хороших условий охлаждения допустимы большие плотности тока в обмотке якоря (до 30 – 40 А/мм² при продолжительном режиме работы). В случае необходимости быстрого торможения после снятия напряжения сигнала диск якоря изготовляется из алюминия.

Тахогенераторы

Тахогенераторы представляют собой маломощные электрические генераторы (обычно до Pн = 10 – 50 Вт), которые служат в системах автоматики для преобразования скорости вращения в электрический сигнал (напряжение Uс). От тахогенераторов требуется линейная зависимость Uс = f (n) с точностью до 0,2 – 0,5 %, а иногда с точностью до 0,01 %. В маломощных тахогенераторах при n = 1000 об/мин напряжение Uс = 3 – 5 В, а в более мощных тахогенераторах обычного применения при такой же скорости вращения Uс = 50 – 100 В.

Большинство тахогенераторов имеет обычную конструкцию машин постоянного тока с независимым возбуждением при iв = const или с постоянными магнитами. При необходимости уменьшения механической инерции и устранения зубцовых пульсаций напряжения применяют конструкцию с полым якорем (смотрите рисунок 1). Разработаны также униполярные тахогенераторы (смотрите рисунок 7, в статье «Специальные типы генераторов и преобразователей постоянного тока») с электромагнитным возбуждением или с постоянными магнитами. При этом отсутствуют коллекторные пульсации напряжения, однако Uс мало.

Исполнительные двигатели и тахогенераторы нормальной конструкции и с постоянными магнитами выпускались в СССР серийно.

Источник: Вольдек А. И., «Электрические машины. Учебник для технических учебных заведений» – 3-е издание, переработанное – Ленинград: Энергия, 1978 – 832с.

Источник

Решение задач по ТОЭ, ОТЦ, Высшей математике, Физике, Программированию.

2. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Несмотря на ряд существенных недостатков, связанных с наличием скользящего контакта между щеткой и коллектором, исполнительные двигатели постоянного тока широко используются в системах автоматического управления, регулирования и контроля, поскольку обладают и рядом положительных качеств, в частности такими как: плавное, широкое и экономичное регулирование частоты вращения; практическое отсутствие ограничений на максимальную и минимальную частоту вращения; большие пусковые моменты; хорошая линейность механических а при якорном управлении и регулировочных характеристик.

Как и любые исполнительные двигатели, эти имеют две обмотки: обмотку возбуждения и обмотку управления. При этом напряжение управления может подаваться либо на обмотку якоря, либо на обмотку возбуждения. Поэтому различают якорное и полюсное управление.

§ 2.1 Якорное управление исполнительным двигателем

Рис. 2.1. Схема включения исполнительного двигателя при якорном управлении

Читайте также:  Слабый пусковой ток аккумулятора что делать

Схема включения двигателя с якорным управлением показана на рис. 2.1. Напряжение возбуждения подается на обмотку полюсов, напряжение управления — на обмотку якоря. Коэффициент сигнала a здесь равен a = Uу/Uв. Для двигателей с постоянными магнитами a = Uу/Uу.ном. Регулирование частоты вращения осуществляется изменением напряжения управления.

При отсутствии насыщения Фв= kфUв, а поскольку Uв = const, магнитный поток возбуждения также остается постоянным, т.е. Фв = const.

Вращающий момент двигателя

Выразим момент в относительных единицах, приняв за базовый момент пусковой момент, развиваемый двигателем при n = 0 и a = 1

Тогда относительное значение момента m = M/Mб

(2.1)

Частота вращения при холостом ходе (m = 0 и a = 1)

(2.2)

Откуда находим cеkф= 1/nо. Подставляя это значение в (2.1), получим

(2.3)

где n = n/nо— относительная частота вращения двигателя.

(2.4)

Уравнение (2.3) есть уравнение механической характеристики исполнительного двигателя при якорном управлении. Решив его относительно n, получим уравнение регулировочной характеристики

Механическая мощность в относительных единицах рмх = mn = n(a — n). Угловую скорость, при которой наступает максимум мощности, найдем известным приемом (dpмх/dn = 0), откуда nм= a/2, а максимальное значение механической мощности будет

Мощность управления

Приняв за базовую единицу мощность управления при коротком замыкании Ру.к (n = О, a = 1)

получим мощность управления в относительных единицах

На рис. 2.2,а представлены механические, на рис. 2.2,б — регулировочные характеристики, а на рис. 2.3 показана зависимость рмх = f(n) исполнительного двигателя. Проанализируем свойства двигателя при якорном способе управления.

Механические характеристикилинейные и параллельные, что означает независимость быстродействия от коэффициента сигнала. Пусковой момент и угловая скорость холостого хода пропорциональны коэффициенту сигнала.

Рис.2.2. Механические (а) и регулировочные (б) характеристики исполнительного двигателя постоянного тока при якорном управлении

Рис. 2.3. Зависимость механической мощности от скорости вращения при якорном управлении

Регулировочные характеристикилинейные. Напряжение трогания пропорционально моменту нагрузки. Линейность механических и регулировочных характеристик является важным достоинством якорного управления.

Мощность управления резко возрастает с увеличением коэффициента сигнала. Кроме того, она доходит до 95 % полной потребляемой мощности двигателя, поскольку является мощностью якорной цепи, что характерно для двигателей постоянного тока.

В данном случае это является существенным недостатком якорного управления, ибо предполагает наличие мощных и дорогих усилителей.

Мощность возбуждения остается величиной постоянной, независящей ни от коэффициента сигнала, ни от частоты вращения. К тому же — она небольшая по величине, что также характерно для машин постоянного тока.

Максимум механической мощности в сильной степени зависит от коэффициента сигнала и даже при a = 1 не превышает 1/4 базовой мощности.

§ 2.3. Полюсное управление исполнительным двигателем

Рис. 2.4. Схема включения исполнительного двигателя при полюсном управлении

Схема управления приведена на рис.2.4 Напряжение управления подается на обмотку главных полюсов, напряжение возбуждения — на обмотку якоря, по которой в течение всего времени работы двигателя протекает ток возбуждения. В двигателях, мощностью более 10 Вт, для его ограничения включают дополнительное сопротивление Rд.

Если пренебречь насыщением магнитной цепь, можно считать Ф = kфUу = kфaUв. Тогда ток якоря

Принимая за базовый момент пусковой (n = 0, a =1))

получим относительное значение момента

С учетом (2.2) уравнение механической характеристики примет вид

Решив его относительно n, получим уравнение регулировочной характеристики

Механическая мощность в относительных единицах рмх= mn = an — a 2 n 2 . Скорость, при которой наступает максимум мощности nм = 0,5/a. Тогда максимальная механическая мощность будет


Мощность возбуждения рв = UвIв. Подставляя значение тока, получим

На рис. 2.5,а представлены механические, на рис. 2.5,б — регулировочные характеристики, а на рис. 2.6 показана зависимость рмх = f(n) исполнительного двигателя при полюсном управлении.

Рис.2.5. Механические (а) и регулировочные (б) характеристики исполнительного двигателя постоянного тока при полюсном управлении

Проанализируем эти графики.

Механические характеристики линейные, но непараллельные, к тому же и неоднозначные (одну и ту же частоту вращения можно получить при разных значениях a). Пусковой момент прямо-, а частота вращения холостого хода обратно пропорциональны коэффициенту сигнала и при малых a может существенно превышать номинальную, что безусловно опасно для двигателя.

Регулировочные характеристикинелинейные, а при m 0,5.

Мощность управления пропорциональна квадрату коэффициента сигнала и не зависит от частоты вращения. Она значительно меньше, чем при якорном управлении, что является достоинством данного способа.

Мощность возбужденияс увеличением частоты вращения уменьшается и тем быстрее, чем больше a.

Максимум механической мощности не зависит от коэффициента сигнала, что также можно отнести к достоинствам полюсного управления.

Несмотря на отмеченные достоинства полюсного управления, предпочтение все-таки следует отдать якорному потому, что оно обеспечивает линейные и однозначные характеристики, в принципе исключает самоход (при полюсном он возможен из-за взаимодействия тока якоря с потоком остаточной намагниченности полюсов), обладает более высоким быстродействием, поскольку индуктивность якоря меньше индуктивности обмотки возбуждения.

Источник

Исполнительный двигатель с полюсным управлением

date image2015-04-30
views image2281

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

В отличие от двигателей с якорным управлением у исполнительных двигателей с полюсным управлением обмоткой управления является обмотка полюсов, а обмоткой возбуждения — обмотка якоря (см. рис. 1.2, б).

Якорь двигателя постоянно подключен к сети с напряжением UB = const. Для ограничения тока иногда последовательно с якорем включают балластное сопротивление Rдоб. На обмотку полюсов напряжение управления Uy (сигнал) подается лишь тогда, когда необходимо вращение якоря.

Из-за отсутствия насыщения основной магнитный поток Фу пропорционален току Iу и напряжению Uy управления:

Здесь — коэффициент сигнала.

При вращении якоря в его обмотке, называемой в данном двигателе обмоткой возбуждения, наводится ЭДС

Как и в любом двигателе постоянного тока, ток возбуждения (якоря)

где rв — сопротивление обмотки якоря.

Вращающий момент двигателя создается за счет взаимодействия тока якоря Iв с магнитным потоком полюсов Фу:

Подставив в равенство (1.20) выражения потока из (1.17) и тока из (1.19), а затем заменив в полученном уравнении ЭДС Ев согласно (1.18), получим уравнение момента

За единицу момента в системе относительных единиц примем как и у двигателя с якорным управлением, пусковой момент Мпуск1 при неподвижном якоре n=0 в случае равенства напряжений управления и возбуждения (α=1):

Читайте также:  Защита водонагревателя от поражения электрическим током

Поделив действительный момент М на единичный Мпуск1, найдем выражение момента в относительных единицах:

Примем за единичную частоту вращения n01 ту же частоту, что и при якорном управлении (1.9), т. е. частоту вращения при идеальном холостом ходе (при n=0) при условии равенства напряжений управления и возбуждения (Uy=Uв; α=l). Тогда, заменив в выражении (1.22) сесф на и на ν (относительная частота), получим уравнение механической характеристики двигателя с полюсным управлением m=f(v) при α= const:

m = α — α 2 v. (1.23)

Из этого уравнения следует, что механические характеристики двигателя с полюсным управлением являются прямыми линиям (рис.1.6).

Рис. 1.6 Механические характеристики при полюсном управлении

В отличие от двигателя с якорным управлением жесткость механических характеристик при изменении коэффициента сигнала α (напряжения управления Uy) не остается постоянной. Чем меньше α, тем меньше жесткость характеристик, т. е. больше изменение частоты при меньших изменениях момента.

Начальный пусковой момент двигателя (при ν=0) здесь так же, как и у двигателей с якорным управлением, прямо пропорционален напряжению управления (коэффициенту сигнала α). В относительных единицах mnycк= α.

Частота вращения при идеальном холостом ходе (ν при m=0) в отличие от ранее рассмотренных исполнительных двигателей не прямо, а обратно пропорциональна напряжению управления Uy или коэффициенту сигнала α:

Теоретически при Uу=0 (α=0) частота вращения ν возрастет до бесконечности (двигатель пойдет «в разнос»). Но в реальных двигателях этого не наблюдается, так как даже при холостом ходе якорь двигателя испытывает некоторый момент сопротивления, обусловленный трением в подшипниках, щеточном контакте и трением вращающихся частей о воздух, т. е. момент сопротивления двигателя практически никогда не равен нулю.

Однако при Uу=0 (при отсутствии нагрузки на валу) частота вращения якоря может в несколько раз превосходить его номинальную частоту вращения, что весьма опасно, ибо может привести к разрушению двигателя — «разносу». Опасность разноса особенно велика у двигателей сравнительно большой мощности, где момент трения во много десятков раз меньше номинального момента.

Наилучшей гарантией от «разноса» двигателя является наличие на его валу постоянного момента сопротивления, исключающего возможность работы двигателя вхолостую.

Уравнение регулировочной характеристики двигателя с полюсным управлением v=f(a) при m=const может быть получено путем преобразования уравнения механической характеристики (1.23):

Из уравнения (1.25) и рис. 1.2 видно, что в отличие от двигателя с якорным управлением регулировочные характеристики дви гателя с полюсным управлением нелинейны—частота вращения ν не изменяется прямо пропорционально напряжению управления Uу (коэффициенту сигнала α).

Рис. 1.7 Регулировочные характеристики при полюсном управлении

Нелинейность регулировочных характеристик является большим недостатком двигателей с полюсным управлением. Однако еще большим недостатком этих двигателей является неоднозначность регулировочных характеристик при малых моментах сопротивления (от 0 до 0,5 Мпуск)—одна и та же частота вращения может быть получена при двух различных по величине напряжениях управления (коэффициентах сигнала α).

Исполнительные двигатели с полюсным управлением обычно применяются в схемах автоматики, где момент сопротивления на валу двигателя не опускается ниже 0,5 Мпуск1. Это исключает неоднозначность регулировочных характеристик и возможность разноса двигателя при отсутствии напряжения управления.

Напряжение трогания у двигателя с полюсным управлением так же, как и у двигателя с якорным управлением, пропорционально моменту сопротивления на валу (при ν=0; αтр=m)

Мощность возбуждения двигателя с полюсным управлением является мощностью в цепи якоря:

Эта мощность составляет основную часть потребляемой двигателем мощности (95% у двигателей с номинальной мощностью 200 ÷ 250 Вт и 70% у двигателей с мощностью 5 ÷7 Вт). Она равна сумме полной механической мощности на валу двигателя и потерь в якоре.

Обычно обмотка возбуждения питается от сети, мощность которой почти не лимитируется в отличие от мощности усилителей, питающих обмотку управления. Поэтому большое в процентном отношении значение мощности возбуждения (в цепи якоря) является ценным качеством двигателя с полюсным управлением, выгодно отличающим его от двигателя с якорным управлением, где большая часть потребляемой мощности поступает от усилителя.

Мощность управления двигателя постоянного тока с полюсным управлением идет лишь на покрытие электрических потерь в обмотках полюсов:

Ее величина по сравнению со всей мощностью, потребляемой двигателем, а также по сравнению с мощностью возбуждения весьма незначительна, особенно при малых напряжениях управления (коэффициентах сигнала α). Даже при номинальных напряжениях управления (α=1) она составляет не более 30% от всей мощности, потребляемой двигателями мощностью 5÷7 Вт и не более 5% —двигателями мощностью 200÷250 Вт.

Малая мощность управления — положительное качество двигателей с полюсным управлением и большое их преимущество перед двигателями с якорным управлением.

Полная механическая мощность на валу двигателя может быть выражена как произведение момента на частоту вращения. Если момент выразить из равенства (1.23), то

p2=mν=(α—α 2 ν)ν=αν—α 2 ν 2 . (1.27)

Продифференцировав р2 по ν и приравняв производную нулю, можно найти частоту вращения νp2max , при которой механическая мощность максимальна:

Так как согласно (1.24) частота вращения при холостом ходе двигателя в относительных единицах , то, очевидно, максимум механической мощности имеет место при частоте вращения, равной половине частоты вращения при холостом ходе.

Подставив νp2max в выражение (1.27), найдем максимальную механическую мощность в относительных единицах:

Из полученного выражения следует, что величина максимальной механической мощности не зависит от коэффициента сигнала α (напряжения управления Uy). Согласно уравнению (1.28) от него зависит частота вращения, при которой имеет место максимум мощности

Независимость максимума механической мощности от напряжения управления (коэффициента сигнала α) — ценное качество двигателей постоянного тока с полюсным управлением, позволяющее даже при незначительных напряжениях управления получать значительные механические мощности на валу двигателя.

На рис. 1.8 представлено семейство кривых p2=f(ν) при α=const (где α=0,25; 0,50; 0,75; 1,0), наглядно иллюстрирующее вышесказанное.

Рис. 1.8 Зависимости механической мощности от частоты вращения при полюсном управлении

Источник

Adblock
detector