7. НАГРУЗОЧНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭЛЕКТРОМАШИННОГО УСИЛИТЕЛЯ

Нагрузочной (внешней) характеристикой ЭМУ называется зависимость напряжения на нагрузке от тока нагрузки в установившемся состоянии при постоянном значении управляющего напряжения

Нагрузочная характеристика определяется из соотношения

где выходной цепи ЭМУ, напряжение и ток нагрузки в установившемся состоянии;

— активные сопротивления соответственно выходной цепи и нагрузки.

Уравнение (VI.50) позволяет вычислить и исследовать нагрузочную характеристику любого ЭМУ. Для этого, составив уравнение статики системы ЭМУ — электродвигатель, необходимо в каждом отдельном случае установить зависимость Евых от тока управления (или напряжение управления); причем можно рассматривать как случай идеального ЭМУ, так и случай неидеального ЭМУ, т. е. учитывать влияние на нагрузочную характеристику вихревых токов, токов коммутации, гистерезиса и сдвига щеток с нейтрали.

Определим нагрузочные характеристики для идеального ЭМУ с независимым возбуждением и ЭМУ поперечного поля. Для ЭМУ с самовозбуждением и ЭМУ продольного и продольно-поперечного поля методика расчета аналогична.

Для ЭМУ с независимым возбуждением справедливо следующее уравнение статики:

Величина сопротивления выходной цепи

Отсюда на основании (VI.47) справедливо

На рис. VI.21, а приведена нагрузочная характеристика идеального ЭМУ с независимым возбуждением. Она представляет собой прямую линию, проходящую при на уровне и имеющую наклон, равный Для того чтобы получить напряжение на нагрузке, мало зависящим или совершенно не зависящим от тока нагрузки, в систему ЭМУ — электродвигатель вводится положительная обратная связь по току нагрузки.

Рис. VI.21. Внешняя характеристика ЭМУ: а — с независимым возбуждением; б — с поперечным полем

Очевидно, что обратную связь нужно подобрать таким образом, чтобы она полностью или частично компенсировала падение напряжения на сопротивлении якоря. Так, если положительная обратная связь выполняется по схеме, приведенной на рис. VI.20, а, то полная компенсация будет иметь место при

В этом случае нагрузочная характеристика будет горизонтальной линией. Если же

то нагрузочная характеристика займет промежуточное положение между горизонтальной линией и естественной нагрузочной характеристикой ЭМУ.

Для ЭМУ поперечного поля э. д. с. выходной цепи

где

На основании соотношений (VI.50) и (VI.54) нагрузочная харак тер истина идеального ЭМУ поперечного поля

В последнем выражении

остальные обозначения соответствуют ранее принятым.

Из равенства (VI.55) видно, что нагрузочная характеристика идеального ЭМУ поперечного поля имеет такой же вид, как и нагрузочная характеристика ЭМУ с независимым возбуждением. Однако в рассматриваемом случае наклон характеристики зависит не только от падения напряжения на сопротивлении но и в большой степени определяется величиной которая зависит от добавочного магнитного потока, возникающего в ЭМУ поперечного поля при его работе на нагрузку. В идеальном ЭМУ этот добавочный поток представляет собой поток реакции якоря по продольной оси Фрпр и поток от компенсационной обмотки . От соотношения этих потоков зависит величина Так, если

Обозначив нагрузочную характеристику ЭМУ с поперечным полем можно представить в виде

В зависимости от величины и знака различают недокомпенси-рованный, полностью скомпенсированный и перекомпенсированный режим работы ЭМУ.

Если то напряжение на нагрузке не зависит от тока нагрузки и равно выходной э. д. с. холостого хода ЭМУ. В этом случае ЭМУ работает в полностью скомпенсированном режиме. Магнитный поток обмотки в режиме полной компенсации целиком компенсирует как поток реакции якоря по продольной оси, так и падение напряжения на сопротивлении Внешняя характеристика идеального ЭМУ в этом случае представляет собой горизонтальную линию (рис. VI.21, б) на уровне

Если то ЭМУ работает в недокомпенсированном режиме. Внешняя характеристика в этом случае имеет отрицательный наклон и лежит в области, ограниченной внешней характеристикой полностью скомпенсированного ЭМУ и внешней характеристикой ЭМУ, у которого компенсационная обмотка отсутствует.

Если то ЭМУ работает в перекомпенсированном режиме. Внешняя характеристика в этом случае лежит над внешней

характеристикой полностью скомпенсированного ЭМУ, имея положительный наклон.

Наличие вихревых и коммутационных токов, гистерезис и сдвиг щеток с нейтральной плоскости оказывают существенное влияние как на величину выходной э. д. с. ЭМУ в режиме холостого хода, так и на вид нагрузочных характеристик ЭМУ.

Рис. VI.22. Внешняя характеристика ЭМУ-25: 1 — без подмагничивания; 2 — о подмагничиванием

Вихревые и коммутационные токи снижают величину выходной э. д. с. ЭМУ в режиме холостого хода. Внешние характеристики находятся в нелинейной зависимости от тока нагрузки.

Гистерезис приводит к неоднозначности внешних характеристик. Особенно большое влияние гистерезис оказывает на внешние характеристики.

Для улучшения статических характеристик большое значение имеет подмагничивание ЭМУ переменным током.

На рис. VI.22 для двух значений тока управления штриховыми линиями показаны внешние характеристики ЭМУ поперечного поля типа ЭМУ-25 без подмагничивания, а сплошными линиями — с подмагничиванием. В работе [7] показано, что подмагничивание может осуществляться током промышленной частоты, и при этом область внешних характеристик уменьшается в 10—12 раз.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)