Рассмотрим соотношение между моментом и частотой вращения двигателя постоянного тока. Двигатель, в котором для создания магнитного потока используются постоянные магниты, может быть представлен упрощенной эквивалентной схемой замещения (рис. 1.7). Сопротивление якоря Ra и противо-ЭДС Е соединены на схеме последовательно.
Рис.
1.7. Эквивалентная схема замещения коллекторного двигателя постоянного
тока
Если пренебрегаем падением напряжения в щеточно-коллекторном узле, уравнение баланса напряжений на зажимах двигателя имеет вид
V = RaIa + КЕΩ, (1.16)
ток якоря
Ia = (V - КЕΩ) / Ra. (1.17)
Поэтому из (1.7) момент
Соотношения между мощностями питания и потерь в различных режимax работы
двигателя постоянного тока приведены в табл. 1.2.
На
рис. 1.8 показано соотношение между моментом и частотой
вращения при двух различных напряжениях питания двигателя постоянного
тока. При увеличении частоты вращения момент линейно уменьшается. Наклон этой
функции КТКЕ / Ra
постоянный и не зависит от значения напряжения питания и частоты вращения
двигателя.
Рис. 1.8. Зависимость момента от
частоты вращения двигателя постоянного тока
Благодаря таким характеристикам упрощается
управление частотой вращения и углом поворота двигателей постоянного
тока. Это характерно для коллекторных и вентильных двигателей постоянного тока,
что нельзя сказать о двигателях переменного тока и шаговых
двигателях.
Таблица 1.2. Распределение мощности в различных режимах работы двигателя постоянного тока
| Режим работы | Электрическая мощность, потребляемая от источника питания | Тепловые потери и ток | Механическая работа в единицу времени |
| Двигательный | VIa; источник питания генерирует электрическую энергию | Ra Ia ²; Ia = (V – E) / Ra | EIa = KEΩIa; двигатель вращает нагрузку |
| Генераторный | - V | Ia |; источник питания потребляет электрическую энергию | Ra Ia²; Ia = (E – V) / Ra | -EIa = -KEΩ|Ia| ; нагрузка вращает двигатель |
| Тормозной | VIa ; источник питания генерирует электрическую энергию | Ra Ia²; Ia = (V + | E | ) / Ra | - | E | Ia = -KE |Ω| Ia; нагрузка вращает двигатель |
Примечание.
- Следует обратить внимание, что ток Ia и частота вращения Ω не всегда положительны.
- Потери на сопротивлении якоря являются тепловыми потерями.
Поясним используемые термины.
Пусковой момент - момент двигателя при пуске:
Ts = KTV/Ra. (1.19)
Частота вращения XX - частота вращения двигателя при отсутствии потерь в подшипниках и аэродинамического сопротивления воздуха. Частоту вращения XX можно определить из следующего уравнения:
