Саморегулирование электродвигателей постоянного тока

Рассмотрим процесс саморегулирования двигателя постоянного тока при помощи логической цепочки:

М ↑→ ω ↓→ Е = с ω Ф↓→ М = с I Ф↑ (11-1)

Словами: при увеличении механической нагрузки на валу (механического момента ) скорость электродвигателя ω , а значит, значение противоэлектродвижущей силы (противоэдс) обмотки якоря двигателя Е = с ω Ф уменьшаются, что приводит к увеличению тока якоря двигателя

I =

и его электромагнитного момента

М = с I Ф.

Сравнивая начало логической цепочки (увеличение механического момента) и её конец ( увеличение электромагнитного момента двигателя ), можно сделать вывод:

увеличение механического момента на валу автоматически привело к увеличению электромагнитного момента двигателя.

При этом скорость электродвигателя уменьшилась, а ток увеличился.

Аналогичную цепочку можно записать и для саморегулирования асинхронного двигателя переменного тока.

Такая взаимосвязь механической нагрузки на валу и электромагнитного момента двигателя объясняется действием закона сохранения энергии – чем больше нагрузка механизма, тем больше нагрузка электродвигателя.

Процесс саморегулирования двигателей постоянного тока протекает следующим образом.

Все ЭД обладают свойством саморегулирования, то есть автоматически создают вращающий момент равный моменту статического сопротивления на валу двигателя при постоянной частоте вращения вала ЭД. Статистический момент сопротивления создается рабочим механизмом.

Электромеханический процесс саморегулирования протекает следующим образом. Пусть ЭД работает на холостом ходу (без нагрузки, механизм не нагружен) . Однако при холостом ходе и двигатель и механизм создают моменты сопротивления: двигатель создаёт момент а механизм создаёт момент . Эти моменты уравновешивают друг друга

,

в результате их уравновешивания устанавливается угловая скорость вала двигателя

.

Если появилась нагрузка на механизме момент сопротивления механизма увеличился до значения :

Тогда в соответствии с известным уравнением механики вращательного движения:

где – момент инерции вращающихся масс, появляется отрицательное ускорение и скорость якоря , под действием отрицательного ускорения, начинает уменьшаться. Но вместе со скоростью уменьшается противо – э.д.с.

а ток якоря

(11-2)

и вращающий момент возрастают. Когда вращающий момент двигателя станет равным возросшему моменту сопротивления механизма

ускорение станет равным нулю.

Уменьшение скорости прекратится и установится новое значение скорости меньшее первоначальной :

При новой установившейся скорости момент определяется выражением

где значение тока якоря при новой установившейся скорости

следовательно, в работающем двигателе ток якоря

определяется моментом на валу и магнитным потоком возбуждения.