Условия устойчивой работы двигателей постоянного тока

На практике важно, чтобы работа двигателя вместе с произ­водственным механизмом протекала устойчиво. Под статически устойчивой работой двигателя понимается его способность вер­нуться в исходную точку равновесия после кратковременного дей­ствия возмущающих сил, нарушивших это равновесие. Оценка ус­тойчивости производится путем совместного рассмотрения меха­нических характеристик двигателя и приводимого им в движение производственного механизма.

Рис. 24.7. К анализу устойчивости работы двигателя постоянного тока

Рассмотрим работу двигателя независимого возбуждения, меха­нические характеристики которого могут быть как возрастающими, так и падающими (см. рис. 24.7).

Пусть момент сопротивления не зависит от скорости враще­ния, т.е. М_с = const. Тогда точки 1 и 2 (рис. 24.7) пересечения ме­ханических характеристик с мо­ментом сопротивления будут яв­ляться точками равновесия мо­ментов (М - М_с = 0) и соответ­ствовать установившемуся режи­му работы двигателя.

Теперь предположим, что момент сопротивления М_с скач­ком увеличился на ΔМ_С, и рассмотрим работу двигателя сначала в точке 1. В соответствии с урав­нением движения (24.4) можно утверждать, что скорость двига­теля скачком измениться не может, и тогда для точки 1 справед­ливо неравенство . Иными словами, при увеличении мо­мента сопротивления скорость двигателя будет уменьшаться, т.е. ее значение будет перемещаться на механической характеристике в сторону точки 1`.

Предположим, что при достижении точки 1` характеристики момент сопротивления восстанавливает свое первоначальное зна­чение М_с.

Так как скорость не может измениться скачком, для этой точ­ки будет справедливо неравенство , т.е. скорость двига­теля начнет увеличиваться и ее значение на механической ха­рактеристике будет перемещаться в сторону точки 1. В этой точке М= М_с, и дальнейшего изменения скорости происходить не будет. Таким образом, после исчезновения возмущения двигатель воз­вращается в исходную точку работы. Следовательно, падающая механическая характеристика является статически устойчивой.

Условие устойчивой работы двигателя можно записать следую­щим образом:

Теперь рассмотрим работу двигателя в точке 2. Как и в преды­дущем случае, скорость двигателя скачком измениться не может, и тогда для точки 2 справедливо неравенство . Иными словами, при увеличении момента сопротивления скорость дви­гателя будет уменьшаться, т.е. ее значение на механической ха­рактеристике будет перемещаться в сторону точки 2'.

Предположим, что при достижении точки 2' характеристики момент сопротивления восстанавливает свое первоначальное зна­чение М_с. В отличие от предыдущего случая в точке 2' момент сопротивления по-прежнему остается больше электромагнитного момента, a , что приводит к дальнейшему уменьшению скорости вращения двигателя (в направлении ). Следовательно, восходящая механическая характеристика является статически неустойчивой.

В современных высокоиспользуемых двигателях сильно про­является размагничивающее действие реакции якоря и получить падающую механическую характеристику не удается. В этом случае для получения статически устойчивой характеристики на глав­ных полюсах размещают дополнительно последовательную об­мотку возбуждения, имеющую всего несколько витков и пред­назначенную только для компенсации размагничивающего дей­ствия реакции якоря. Эта обмотка называется стабилизирующей. При наличии такой обмотки магнитный поток двигателя прак­тически не будет меняться ( ) при изменении тока якоря, т.е. он будет стабилизирован, а механическая характеристика дви­гателя в этом случае будет падающей. Несмотря на то что такой двигатель имеет смешанное возбуждение, его называют двигате­лем параллельного (независимого) возбуждения со стабилизиру­ющей обмоткой.