2tom174

5. MASZYNY ELEKTRYCZNE 350

5.5.6. Silniki prądu stałego

5.5.6.I. Rodzaje silników i ich właściwości

Podstawowe zalety silników prądu stałego są następujące:

—    możliwość nastawiania prędkości obrotowej w bardzo szerokim zakresie oraz uzyskania zależności między elektromagnetycznym momentem obrotowym a nastawianą prędkością obrotową, odpowiedniej do potrzeb urządzenia napędzanego;

—    duży moment obrotowy przy rozruchu;

—    duża przeciążalność momentem obrotowym oraz prądem;

—    szerokie możliwości kształtowania charakterystyki mechanicznej n = f(M);

—    możliwość pracy ze zmianą kierunku wirowania oraz ze zmianą kierunku przetwarzania energii, tj. pracy dwukwadrantowcj oraz czterokwadrantowej.

Niemal wszystkie silniki mają uzwojone bieguny komutacyjne. Tylko silniki o mocy mniejszej niż 1 kW oraz większość silników wzbudzanych za pomocą magnesów' trwałych nie mają uzwojenia komutacyjnego. Silniki o dużym zakresie regulacji prędkości obrotowej mają ponadto uzwojenie kompensacyjne (w nowoczesnych maszynach poczynając od mocy znamionowej ok. 5 kW).

Właściwości użytkowe silnika prądu stałego, a zwłaszcza jego charakterystyka mechaniczna n =f(M), zależą przede wszystkim od liczby i sposobu połączenia uzwojeń wzbudzających główne pole magnetyczne. W tablicy 5.64 podano schematy połączeń uzwojeń silników przeznaczonych do wirowania w kierunku prawym.

Kierunek wirowania można zmienić zmieniając zwrot prądu twornika albo zwroty prądów w uzwojeniach wzbudzających biegunów głównych. Jednak ze względu na zachowanie niezmiennego zwrotu strumienia magnetycznego resztkowego (wynikającego z pozostałości magnetycznej ferromagnetycznych elementów silnika) celowe jest zmienianie kierunku wirowania tylko za pomocą zmiany zwrotu prądu twornika. Uniknie się wówczas trudności, np. z hamowaniem prądnicowym silnika, przy którym powinno wystąpić zjawisko samowzbudzania się maszyny.

Rys. 5.89. Zależność rezystancji w obwodzie twornika maszyny prądu stałego ZR_apo, wyrażonej w wartościach względnych, od mocy silnika

Charakterystyka mechaniczna silnika ohcowzbudnego lub bocznikowego jest w przybliżeniu linią prostą (tabl. 5.64). Spadek prędkości obrotowej An silnika obciążonego znamionowo przy stałym strumieniu magnetycznym #jest w przybliżeniu proporcjonalny do rezystancji w obwodzie twornika wyrażonej w wartościach względnych. Z zależności _n ~f(I_a) podanych w tabl. 5.64 wynika, że

(5.124)

A n —    p_u

Rezystancja T,R_apu jest tym mniejsza, im większa jest moc znamionowa silnika (rys. 5.89).

n

b)

5.90. Przeciążałność prądem typowych silników prądu stałego: a) w czasie 60 s w zależności od prędkości obrotowej; b) w zależności od czasu trwania przy znamionowej prędkości obrotowej; n, największa dopuszczalna prędkość obrotowa przy znamionowym prądzie twornika

1 ograniczenie wynikające z pracy zestyku ślizgowego, 2 — ograniczenie wynikające z nagrzewania się uzwojeń, ³ — wymagania wg PN-88/E-06701

Pod wpływem oddziaływania prądu twornika może nastąpić tak duże zmniejszenie strumienia <£, że prędkość obrotowa zwiększy się wraz ze zwiększeniem obciążenia silnika (linia 2 na wykresie w tabl. 5.64). Praca układu napędowego może być wówczas niestabilna.