Līdzstrāvas elektriskās ķēdes un to raksturojums

Īpašības Līdzstrāvas motori galvenokārt nosaka ierosmes spoles ieslēgšanas veids. Atkarībā no tā izšķir elektromotorus:

1. neatkarīgi ierosināts: ierosmes spoli darbina ārējs līdzstrāvas avots (ierosinātājs vai taisngriezis),

2. paralēla ierosme: lauka tinums ir savienots paralēli armatūras tinumam,

3. virknes ierosme: ierosmes tinums ir virknē savienots ar armatūras tinumu,

4. ar jauktu ierosmi: ir divi lauka tinumi, viens savienots paralēli armatūras tinumam un otrs virknē ar to.

Visiem šiem elektromotoriem ir viena un tā pati ierīce un tie atšķiras tikai ar ierosmes spoles uzbūvi. Šo elektromotoru ierosmes tinumi tiek veikti tāpat kā iekšā attiecīgie ģeneratori.

Neatkarīgi ierosināts līdzstrāvas elektromotors

Šajā elektromotorā (Zīm.1, a) armatūras tinums ir savienots ar galveno līdzstrāvas avotu (līdzstrāvas tīkls, ģenerators vai taisngriezis) ar spriegumu U, un ierosmes tinums ir savienots ar palīgavotu ar spriegumu UB. Regulējošais reostats Rp ir iekļauts ierosmes spoles ķēdē, un palaišanas reostats Rn ir iekļauts armatūras spoles ķēdē.

Regulēšanas reostats tiek izmantots, lai regulētu motora armatūras ātrumu, un palaišanas reostats tiek izmantots, lai ierobežotu strāvu armatūras tinumā palaišanas laikā. Elektromotoram raksturīga iezīme ir tā, ka tā ierosmes strāva Iv nav atkarīga no strāvas Ii armatūras tinumā (slodzes strāva). Tāpēc, neņemot vērā armatūras reakcijas demagnetizējošo efektu, mēs varam aptuveni pieņemt, ka motora plūsma F nav atkarīga no slodzes. Elektromagnētiskā momenta M un ātruma n atkarības no strāvas I būs lineāras (2. att., a). Tāpēc arī dzinēja mehāniskie raksturlielumi būs lineāri — atkarība n (M) (2. att., b).

Ja armatūras ķēdē nav reostata ar pretestību Rn, ātrums un mehāniskie parametri būs stingri, tas ir, ar nelielu slīpuma leņķi pret horizontālo asi, jo sprieguma kritums IяΣRя mašīnas tinumos iekļauts armatūras ķēde pie nominālās slodzes ir tikai 3-5% no Unom. Šos raksturlielumus (taisnās līnijas 1 2. attēlā, a un b) sauc par dabiskiem. Ja armatūras ķēdē tiek iekļauts reostats ar pretestību Rn, palielinās šo raksturlielumu slīpuma leņķis, kā rezultātā var iegūt 2., 3. un 4. reostata raksturlielumu saimi, kas atbilst dažādām vērtībām. Rn1, Rn2 un Rn3.

Rīsi. 1.Līdzstrāvas motoru shematiskās diagrammas ar neatkarīgu (a) un paralēlu (b) ierosmi

Rīsi. 2. Elektromotoru līdzstrāva ar neatkarīgu un paralēlu ierosmi raksturojumi: a — ātrums un griezes moments, b — mehānisks, c — darba Jo lielāka pretestība Rn, jo lielāks ir reostata raksturlieluma slīpuma leņķis, tas ir, tas. ir mīkstāks.

Regulējošais reostats Rpv ļauj mainīt motora ierosmes strāvu Iv un tās magnētisko plūsmu F. Šajā gadījumā mainīsies arī rotācijas frekvence n.

Ierosmes spoles ķēdē nav uzstādīti slēdži un drošinātāji, jo, pārtraucot šo ķēdi, elektromotora magnētiskā plūsma strauji samazinās (tajā paliek tikai atlikušā magnētisma plūsma) un iestājas avārijas režīms. motors darbojas tukšgaitā vai ar nelielu slodzi uz vārpstas, tad ātrums strauji palielinās (motors kustas). Šajā gadījumā strāva armatūras tinumā Iya ievērojami palielinās un var rasties visaptverošs ugunsgrēks. Lai no tā izvairītos, aizsardzībai elektromotors ir jāatvieno no strāvas avota.

Straujais griešanās ātruma pieaugums, kad tiek pārtraukta ierosmes spoles ķēde, ir izskaidrojams ar to, ka šajā gadījumā magnētiskā plūsma Ф (līdz Fosta plūsmas vērtībai no atlikušā magnētisma) un e. utt. v. E un pašreizējā Iya palielinās. Un tā kā pielietotais spriegums U paliek nemainīgs, rotācijas frekvence n palielināsies līdz e. utt. c) E nesasniegs vērtību, kas ir aptuveni vienāda ar U (kas nepieciešams armatūras ķēdes līdzsvara stāvoklim, kur E = U — IяΣRя.

Kad vārpstas slodze ir tuvu nominālajai, elektromotors apstāsies ierosmes ķēdes pārtraukuma gadījumā, jo elektromagnētiskais moments, ko motors var attīstīt, ievērojami samazinot magnētisko plūsmu, samazinās un kļūst mazāks par griezes momentu. no vārpstas slodzes. Šajā gadījumā arī strāva Iya strauji palielinās, un iekārta ir jāatvieno no strāvas avota.

Jāņem vērā, ka griešanās ātrums n0 atbilst ideālam tukšgaitas ātrumam, kad motors nepatērē elektroenerģiju no tīkla un tā elektromagnētiskais moments ir nulle. Reālos apstākļos, tukšgaitas režīmā, dzinējs patērē no tīkla tukšgaitas strāvu I0, kas nepieciešama, lai kompensētu iekšējos jaudas zudumus, un attīsta noteiktu griezes momentu M0, kas nepieciešams, lai pārvarētu berzes spēkus mašīnā. Tāpēc patiesībā tukšgaitas ātrums ir mazāks par n0.

Rotācijas ātruma n un elektromagnētiskā momenta M atkarība no jaudas P2 (2. att., c) no motora vārpstas, kā izriet no aplūkotajām attiecībām, ir lineāra. Arī armatūras tinuma strāvas Iya un jaudas P1 atkarības no P2 ir praktiski lineāras. Strāva I un jauda P1 pie P2 = 0 apzīmē tukšgaitas strāvu I0 un jaudu P0, kas patērēta tukšgaitā. Efektivitātes līkne ir raksturīga visām elektriskajām mašīnām.

Elektromotora līdzstrāvas paralēlā ierosme

Šajā elektromotorā (sk. 1. att., b) ierosmes tinumus un armatūras baro no viena un tā paša elektriskās enerģijas avota ar spriegumu U. Ierosmes tinuma ķēdē ir iekļauts regulējošs reostats Rpv un palaišanas reostats Rp. ir iekļauts enkura tinuma ķēdē.

Aplūkojamajā elektromotorā būtībā ir atsevišķa armatūras un ierosmes tinumu ķēžu padeve, kā rezultātā ierosmes strāva Iv nav atkarīga no enkura tinuma strāvas Iv. Tāpēc paralēlās ierosmes motoram būs tādas pašas īpašības kā neatkarīgajam ierosmes motoram. Tomēr paralēlās ierosmes motors normāli darbosies tikai tad, ja to darbina pastāvīga sprieguma līdzstrāvas avots.

Ja elektromotoru darbina no avota ar atšķirīgu spriegumu (ģeneratoru vai vadāmu taisngriezi), barošanas sprieguma U samazināšanās izraisa atbilstošu ierosmes strāvas Ic un magnētiskās plūsmas Ф samazināšanos, kā rezultātā palielinās armatūra. tinumu strāva Iya. Tas ierobežo iespēju regulēt armatūras ātrumu, mainot barošanas spriegumu U. Tāpēc elektromotoriem, kas paredzēti darbināšanai ar ģeneratoru vai vadāmu taisngriezi, jābūt neatkarīgam ierosmei.

Elektromotora līdzstrāvas virknes ierosme

Lai ierobežotu palaišanas strāvu, starta reostats Rp (3. att., a) ir iekļauts armatūras tinuma ķēdē (3. att., a) un, lai regulētu griešanās ātrumu paralēli ierosmes tinumam, regulējot reostatu. Rpv var iekļaut.

Rīsi. 3. Līdzstrāvas motora shematiskā shēma ar virknes ierosmi (a) un tā magnētiskās plūsmas Ф atkarību no strāvas I enkura tinumā (b)

Rīsi. 4. Līdzstrāvas motora ar secīgu ierosmi raksturojums: a — liels ātrums un griezes moments, b — mehāniskais, c — strādnieki.

Šim elektromotoram raksturīga iezīme ir tā, ka tā ierosmes strāva Iv ir vienāda vai proporcionāla (kad ir ieslēgts reostats Rpv) armatūras tinuma Iya strāvai, tāpēc magnētiskā plūsma F ir atkarīga no motora slodzes (3. att.). b) .

Kad armatūras tinuma strāva Iya ir mazāka par (0,8-0,9) no nominālās strāvas Inom, mašīnas magnētiskā sistēma nav piesātināta un var pieņemt, ka magnētiskā plūsma Ф mainās tieši proporcionāli strāvai Iia. Tāpēc elektromotora apgriezienu raksturlielums būs mīksts — pieaugot strāvai I, strauji samazināsies griešanās ātrums n (4. att., a). Rotācijas ātruma n samazināšanās ir saistīta ar sprieguma krituma IjaΣRja palielināšanos. iekšējā pretestībā Rα. armatūras tinumu ķēdēm, kā arī magnētiskās plūsmas F palielināšanās dēļ.

Elektromagnētiskais moments M, palielinoties strāvai Ija, strauji palielināsies, jo šajā gadījumā palielinās arī magnētiskā plūsma Ф, tas ir, moments M būs proporcionāls strāvai Ija. Tāpēc, ja strāva Iya ir mazāka par (0,8 N-0,9) Inom, ātruma raksturlielumam ir hiperbolas forma, bet momenta raksturlielumam ir parabolas forma.

Pie strāvām Ia> Ia M un n atkarības no Ia ir lineāras, jo šajā režīmā magnētiskā ķēde būs piesātināta un, mainoties strāvai Ia, magnētiskā plūsma Ф nemainīsies.

Mehānisko raksturlielumu, tas ir, n atkarību no M (4. att., b), var konstruēt, pamatojoties uz n un M atkarību no Iya. Papildus dabiskajam raksturlielumam 1 ir iespējams iegūt reostata raksturlielumu saimi 2, 3 un 4. armatūras tinuma ķēdē iekļaujot reostatu ar pretestību Rp.Šie raksturlielumi atbilst dažādām Rn1, Rn2 un Rn3 vērtībām, savukārt, jo augstāks Rn, jo zemāks raksturlielums.

Aplūkojamā dzinēja mehāniskās īpašības ir mīkstas un hiperboliskas. Pie zemām slodzēm magnētiskā plūsma Ф ievērojami samazinās, griešanās ātrums n strauji palielinās un var pārsniegt maksimāli pieļaujamo vērtību (motors darbojas savvaļā). Tāpēc šādus dzinējus nevar izmantot, lai vadītu mehānismus, kas darbojas tukšgaitas režīmā un zemas slodzes apstākļos (dažādas mašīnas, konveijeri utt.).

Parasti minimālā pieļaujamā slodze lielas un vidējas jaudas motoriem ir (0,2… 0,25) Inom. Lai motors nedarbotos bez slodzes, tas ir stingri savienots ar piedziņas mehānismu (zobu vai aklo sakabe); siksnas piedziņas vai berzes sajūga izmantošana ir nepieņemama.

Neskatoties uz šo trūkumu, motori ar secīgu ierosmi tiek plaši izmantoti, it īpaši, ja ir lielas slodzes griezes momenta atšķirības un smagi iedarbināšanas apstākļi: visās vilces piedziņās (elektriskajās lokomotīvēs, dīzeļlokomotīvēs, elektrovilcienos, elektriskajos automobiļos, elektriskajos autoiekrāvējos utt.). kā arī celšanas mehānismu piedziņās (celtņi, lifti utt.).

Tas izskaidrojams ar to, ka ar mīkstu raksturlielumu slodzes griezes momenta palielināšanās izraisa mazāku strāvas un jaudas patēriņa pieaugumu nekā neatkarīgi un paralēli ierosinātos motoros, kā rezultātā virknes ierosmes motori var labāk izturēt pārslodzi.Turklāt šiem motoriem ir lielāks palaišanas moments nekā paralēlajiem un neatkarīgi ierosinātajiem motoriem, jo, palielinoties armatūras tinuma strāvai palaišanas laikā, attiecīgi palielinās arī magnētiskā plūsma.

Ja pieņemam, piemēram, ka īstermiņa ieslēgšanas strāva var būt 2 reizes lielāka par iekārtas nominālo darba strāvu un neņem vērā piesātinājuma, armatūras reakcijas un sprieguma krituma ietekmi tās tinumā, tad virknes ierosmes motorā palaišanas griezes moments būs 4 reizes lielāks par nominālo (gan strāvā, gan magnētiskajā plūsmā tas palielinās 2 reizes), bet motoros ar neatkarīgu un paralēlu ierosmi - tikai 2 reizes vairāk.

Faktiski magnētiskās ķēdes piesātinājuma dēļ magnētiskā plūsma nepalielinās proporcionāli strāvai, taču, neskatoties uz to, virknes ierosmes motora palaišanas griezes moments, ja citi apstākļi ir vienādi, būs daudz lielāks par palaišanas griezes momentu. viena un tā paša motora ar neatkarīgu vai paralēlu ierosmi.

n un M atkarības no motora vārpstas jaudas P2 (4. att., c), kā izriet no iepriekš apskatītajām pozīcijām, ir nelineāras, P1, Ith un η atkarības no P2 ir tādā pašā formā kā motoriem ar paralēlu uzbudinājumu.

Jauktas ierosmes līdzstrāvas elektromotors

Šajā elektromotorā (5. att., a) magnētiskā plūsma Ф rodas divu ierosmes spoļu — paralēlas (vai neatkarīgas) un virknes kopīgas darbības rezultātā, caur kurām ierosmes strāvas Iв1 un Iв2 = Iя.

tāpēc

kur Fposl — virknes spoles magnētiskā plūsma atkarībā no strāvas Ia, Fpar — paralēlās spoles magnētiskā plūsma, kas nav atkarīga no slodzes (to nosaka ierosmes strāva Ic1).

Elektromotora ar jauktu ierosmi mehāniskais raksturlielums (5. att., b) atrodas starp motoru ar paralēlo (taisne 1) un virknes (līkne 2) ierosmi. Atkarībā no paralēlo un virknes tinumu magnetomotīves spēku attiecības nominālajā režīmā jauktās ierosmes motora raksturlielumus var tuvināt raksturlielumam 1 (līkne 3 pie zemas virknes tinuma ppm) vai raksturlīknei 2 (līkne 4 zems ppm. v. paralēlais tinums).

Rīsi. 5. Elektromotora ar jauktu ierosmi (a) un tā mehānisko raksturlielumu (b) shematiskā diagramma

Līdzstrāvas motora ar jauktu ierosmi priekšrocība ir tāda, ka tas, kam ir mīksts mehāniskais raksturlielums, var darboties tukšgaitā, kad Fposl = 0. Šajā režīmā tā armatūras griešanās frekvenci nosaka magnētiskā plūsma Fpar, un tam ir ierobežota vērtība. vērtība (dzinējs nedarbojas).