Temat: Silniki prądu stałego i ich właściwości ruchowe. 1. W zależności od sposobu połączenia uzwojenia wzbudzającego rozróżniamy silniki: a) samowzbudne bocznikowe; szeregowe; szeregowo-bocznikowe b) obcowzbudne 2. Pracę silnika prądu stałego charakteryzują następujące wielkości: U M I n - napięcie zasilania; - moment obciążenia; - prąd obciążenia (zależny od momentu obciążenia); - prędkość obrotowa. Właściwości ruchowe silników wszystkich typów można określić na podstawie następujących zależności: Φ Φ Z ostatniego równania można wyznaczyć prędkość obrotową: Φ przy czym c M i c E stałe zależne od parametrów silnika. 3. Najistotniejsze właściwości ruchowe silników przedstawia się w sposób wykreślny za pomocą charakterystyk: n=f(i) lub n=f(m) przy U=cont i R f =const zwanych charakterystykami mechanicznymi silnika prądu stałego M=f(I) przy U=const i R f =const zwanej charakterystyką momentu silnika prądu stałego. 4. Silnik bocznikowy. W silniku bocznikowym uzwojenie wzbudzające jest połączone równolegle z uzwojeniem twornika i zasilane napięciem sieci U (rys. 8.52). Charakterystyki mechaniczne silnika bocznikowego wyznacza się przy U=const i R f =const (prąd wzbudzenia jest stały). Jeżeli pominie się wpływ oddziaływania twornika, to: Φ Φ str. 1
Jak wynika z powyższego wzoru charakterystyka n=f(i) przy U=const i R f =const ma w przybliżeniu przebieg prostoliniowy (rys. 8.53). Zmiana prędkości obrotowej przy przejściu od biegu jałowego n 0 do obciążenia znamionowego n N nazywa się zmiennością prędkości: Zmienność prędkości silnika bocznikowego wynosi 3 8%, a z uwzględnieniem oddziaływania twornika 2 5%. Charakterystyki o tak małej zmienności prędkości zalicza się do charakterystyk sztywnych i nazywa się charakterystykami bocznikowymi. 5. Silnik szeregowy. W silniku szeregowym uzwojenie wzbudzające jest połączone szeregowo z uzwojeniem twornika (wirnika) i uzwojeniem biegunów komutacyjnych (rys. 8.58). Prąd pobierany z sieci jest jednocześnie prądem twornika i prądem wzbudzenia I=I a =I f. str. 2
Właściwości ruchowe silników szeregowych w zasadniczy sposób różnią się od właściwości ruchowych silników bocznikowych. Strumień zależy od prądu obciążenia; wzrostowi momentu obciążenia odpowiada wzrost prądu obciążenia i wzrost strumienia zgodnie z charakterystyką magnesowania obwodu magnetycznego maszyny. Charakterystyki silnika szeregowego. Jeżeli założymy liniową zależność strumienia od prądu, to prędkość obrotową można określić wzorem: Na rys. 8.60. przedstawiono charakterystykę mechaniczną silnika szeregowego. Bardzo duża prędkość obrotowa przy małych obciążeniach może doprowadzić do uszkodzenia silnika ze względu na przekroczenie jego wytrzymałości mechanicznej. str. 3
Silnik szeregowy nie może pracować w stanie jałowym i musi być połączony z maszyną roboczą za pomocą sprzęgła lub przekładni zębatej (nie wolno stosować pasa klinowego). Wadą silnika szeregowego jest możliwość rozbiegania się, natomiast jego zaletą jest duży moment rozwijany podczas rozruchu M r =ci 2 r. Moment rozwijany podczas rozruchu jest wprost proporcjonalny do kwadratu prądu rozruchowego. Silniki te są stosowane do napędu urządzeń ruszających pod dużym obciążeniem. Porównanie momentów i prądów rozruchowych silnika szeregowego i bocznikowego umożliwia rys. 8.61. 6. Silnik szeregowo-bocznikowy. Silnik szeregowo-bocznikowy ma dwa uzwojenia wzbudzające: bocznikowe i szeregowe (rys. 8.62.). Silnik taki ma właściwości zbliżone do silnika bocznikowego lub szeregowego w zależności od udziału przepływów bocznikowego i szeregowego. str. 4
W praktyce stosuje się zgodne połączenie uzwojeń, tzn. takie że strumienie wytworzone przez uzwojenie szeregowe i bocznikowe dodają się, przy czym przepływ bocznikowy odgrywa dominującą rolę. Przy niezgodnym dozwojeniu otrzymalibyśmy charakterystykę mechaniczną nie zapewniającą stabilnej pracy (rys. 8.63a). Porównując charakterystykę mechaniczną silnika szeregowego z charakterystyką mechaniczną silnika dozwojonego zgodnie (rys. 8.63b), można stwierdzić że silnik szeregowo-bcznikowy nie ma ujemnej cechy rozbiegania się w stanie jałowym, jaką miał silnik szeregowy. W porównaniu z silnikiem bocznikowym ma tę zaletę, że wykazuje duży moment rozruchowy. str. 5