Нам Квант
ы читал очень интеллигентный профессор.
Свою 1ю лекцию он начал так:
-- Прошу уважаемую Аудиторию меня извинить, но позвольте мне здесь для нас всех выписать греческий алфавит. Курс Квантовой механики широко использует эти символы.
Я тоже прошу уважаемую Аудиторию меня извинить, но у многих из нас руки не дошли прочесть основы (довольно громоздкого) Курса электрических машин, а учебные программы Электроники его не включают.
Между тем, понимание всего двух очень простых уранвнений даёт очень правильный взгляд на коллекторные машины.
Недавно писал это всё другу и воспроизвожу это здесь.
Благодарю Вас за Ваше терпеливое внимание:
Если не входить в полную теорию электрических машин постоянного тока, то они выглядят очень просто.
Это упрощённо-сокращённое рассмотрение вполне достаточно для большинства практических задач:
Они разделяются на
шунтовые и
сериесные машины.
В шунтовых индуктор шунтирует якорь, а в сериесных они включены последовательно.
Шунтовые машины имеют жёсткую нагрузочную характеристику, а сериесные-мягкую.
В любом из них, когда якорь вращается в маг.поле индуктора, в нём вырабатывается противо-эдс.
Противо-эдс E якоря двигателя:
Е = kE n Φ,
где
kE -- конструктивная постоянная (здесь E -- не физическая величина, а индекс),
n -- обороты,
Φ -- магнитный поток возбуждения.
Отметим, что Ф пропорционален току обмоток возбуждения:
Ф = L возб × I возб
Она, эта E, отличается от напряжения на щётках на небольшую величину падения напряжения на активном сопротивлении якоря
I як × R як
А R як даже в микромашинах составляет доли Ома.
То есть,
шунтовой двигатель набирает обороты до тех пор, пока E не приблизится к питающему напряжению.
Эти обороты очень мало зависят от нагрузки во всём допустимом её интервале, вплоть до "опрокидывания" двигателя.
Это называют жёсткой характеристикой.
И если мы хотим регулировать частоту вращения двигателя, то нам нужно регулировать либо напряжение на якоре, либо ток возбуждения.
А момент любого из этих двигателей равен:
M = kM Iя Φ
где
kM -- конструктивная постоянная (здесь M -- не физическая величина, а индекс),
Iя -- ток якоря,
Φ -- маг. поток возбуждения.
И если мы хотим регулировать момент, то нам нужно регулировать либо ток якоря, либо поток возбуждения.
"Повертев в руках" эти два ур-я, можно отметить тот "парадокс", что если у сколько-нибудь крупного шунтового двигателя снижать только ток возбуждения, то, вопреки бытовому заблуждению, его обороты не падают, а растут.
Момент падает; это Вы уже заметили.
Вряд ли Вам это пригодится, но всё же замечу, что если у сколько-нибудь крупного шунтового двигателя на ходу разорвать цепь обмотки возбуждения, то в ней наводится ЭДС, опасная для изоляции и для персонала.
Шунтовой двигатель вполне аналогичен двигателю с возбуждением от постоянных магнитов. Только регулировать поток возуждения в последнем трудно, до нерациональности.
В
сериесном двигателе ток якоря и ток возбуждения равны.
Если Вы повертите в руках эти два уравнения, то увидите, что его обороты очень зависят от нагрузки: мягкая характеристика.
А без нагрузки такой двигатель идёт вразнос -- если это достаточно крупная машина, и можно пренебречь:
- моментом сопротивления редуктора (если таковой имеется),
- моментом сопротивления подшипников,
- аэродинамическим моментом, тормозящим якорь (включая внутренний вентилятор),
- потерями в меди и в стали.
Из тех же двух уравнений Вы можете также видеть, что с ростом оборотов, вращающий момент сервисного двигателя монотонно уменьшается (пока не сравняется с моментом, создаваемым всеми потерями).
Так называемые
универсальные двигатели; например, в пылесосах и в сетевом электроинструменте -- это всегда сериесные машины.
Не включайте их без нагрузки (нагнетатель пылесоса или редуктор эл.инструмента).
-----------------
Dixie (как говаривали древние французы)
Регулирование коллекторного двигателя
