Режимы работы и основные уравнения ДПТ.

 

Любая машина постоянного тока обладает свойством обратимости, т.е. она может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме при изменении знака момента нагрузки на ее валу или при изменении напряжения на якоре.

Генераторный режим работы машины – такой режим, при котором ток якоря и ЭДС Ея совпадают по направлению, а электромагнитный момент, развиваемый машиной противоположен по направлению вращению ротора. Такой режим имеет место, если ротор ДПТ разогнать от внешнего момента М до скорости n и замкнуть цепь якоря на сопротивление нагрузки Rн (рис. 1.5,а).

 

 

 

В этом случае под действием ЭДС Ея в цепи нагрузки потечёт ток Iя. Ток в каждом из проводников обмотки якоря будет совпадать по направлению с ЭДС в проводнике. Определяя по правилу левой руки направление силы, действующей на проводник, найдём, что электромагнитный момент машины направлен встречно вращению и, следовательно, встречно внешнему моменту нагрузки М .

При работе машины в генераторном режиме ЭДС якоря уравновешивается падением напряжения на нагрузке и падением напряжения от тока якоря на сопротивлении якоря, т. е.

,

где Rя – сопротивление якоря, которое складывается из эквивалентного сопротивления параллельных ветвей обмотки ротора и сопротивления перехода ”щётка - коллектор ”.

Уравнение баланса мощностей при работе машины в генераторном режиме имеет вид

 

, где

 

Рмех – механическая мощность, потребляемая машиной от источника механической мощности, Рм – потери мощности в обмотке якоря, Рх – потери холостого хода, состоящие из потерь на трение в подшипниках и потерь на перемагничивание материала ротора, Рн – электрическая мощность в нагрузке, Рв – потери в меди обмотки возбуждения.

Двигательный режим работы – такой режим, при котором элекромагнитный момент машины Мэм совпадает по направлению со скоростью, а ЭДС якоря Ея направлена встречно току якоря.

Пусть к щёткам двигателя, ротор которого нагружен моментом М подведено от внешнего источника напряжение U (рис.1.5,б). В этом случае по проводникам обмотки ротора потечёт ток Ii . Взаимодействие тока якоря с потоком возбуждения приведёт при неподвижном роторе к появлению электромагнитного момента, называемого пусковым

, где

с направлением, определяемым по правилу левой руки. Если Мэм п > М, то якорь двигателя придёт во вращение в направлении действия момента Мэмп. Но при этом в проводниках обмотки якоря появятся ЭДС, направление которых определяется правилом правой руки. Эти ЭДС направлены встречно токам в проводниках обмотки, и следовательно, ЭДС между щетками машины Ея будет направлена встречно току в якоре, поэтому она часто называется противо ЭДС. Появление противо ЭДС приведет к уменьшению тока якоря и, следовательно, вращающего момента Мэм и ускорения. Процесс этот будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на якоре U не будет уравновешено протово ЭДС Ея и падением напряжения от тока якоря на сопротивление якоря Rя, т.е.

.

При этом и якорь будет вращаться с постоянной скоростью.

Уравнение баланса мощности для двигательного режима работы имеет вид

,

 

где Pэл- электрическая мощность потребляемая от сети, Pмех- полезная механическая мощность на валу двигателя.