Czy ktoś może opisać mi proces rozbiegania się silnika szeregowego prądu stałego przy nagłym zdjęciu obciążenia?
Rozruch bez obciążenia- silnik rozbiega się teoretycznie do nieskończoności, w praktyce do wytrzymałości mech.
Charakterystyka silnika szeregowego n=f(I) określona jest wzorem :
n= U-I*( Ra+Rd )-Up / cfi
gdzie :
U- napięcie zasilania silnika
I- prąd obciążenia silnika
Ra-suma rezystancji obwodu twornika
Rd-rezystancja dodatkowa
Up-spadek napięcia na szczotkach
c- stała silnika
fi - strumień przy czym dla silnika szeregowego fi=kI
Przy nagłym zdjęciu obciążenia prąd I maleje teoretycznie do zera, stąd wartość licznika rośnie, natomiast strumień fi, maleje do zera. Czyli mianownik wzoru dąży do zera. A obroty n będą dążyć do nieskończoności.
W praktyce prąd osiąga wartość około 30% prądu znamionowego (opory mechaniczne), obroty wzrastają do wartości około 5 x obroty znamionowe, przy ktorych następuje trwałe uszkodzenie silnika.
Ale jak to się dzieje, że przy zdjęciu obciążenia prąd maleje?
Jak to wytłumaczyć fizycznie? Maszyna przecież nie zna wzoru.
Ogólnie jest tak:
- silnik znajduje się w stanie usatalonym moment=const, prędkość=const
- zdejmujemy obciążenie
- zaczyna rosnąć prędkość na skutek wyst. niezrównoważonego momentu
- rośnie napięcie indukowane na tworniku (zmniejsza się różnica pomiędzy U sieci zas., a siłą E indukowaną)
- maleje prąd
- maleje strumień (bo zmalał prąd w uzwojeniu wzbudzenia)
- maleje siła indukowana na tworniku
rośnie prąd
Porównując teraz pkt. 5 i 8 widzimy, że z jednej strony wyst. czynniki, które wpływają na zwiększenie prądu, ale z drugiej strony są też takie, które go zmniejszają. Przeważają jednak te drugie i prąd maleje. Dlaczego?
Błąd jest w pkt 7 - “SEM nie maleje”, bo układ dążąc do równowagi elektromechanicznej przy spadku prądu, a tym samym strumienia “musi zrekompensować” to wzrostem obrotów. W przeciwny wypadku prąd musiałby ciągle rosnąć, czego nie udało się dotąd zaobserwować.
W punkcie 7. nie chodziło mi o to, że SEM maleje w sensie pomiarowym, tylko, że zmniejszający się strumień powoduje dążenie do zmniejszenia SEM.
Oczywiście wzrost prędkości obrotowej wirnika jest możliwy tylko wówczas, gdy siły przyłożone do prętów ułożonych w wirniku tworzące moment obrotowy wirnika są równoważone przez mniejszy zewnętrzny moment oporowy. Bieg jałowy (równowaga) silnika szeregowego przy pełnym - znmionowym napięciu zasilania “jest daaaaaleko poza jego wytrzymałością mechaniczną” ale teoretycznie istnieje.
Tok rozumowania jest prawidłowy tylko trzeba uwwzględnić że : zależność SEM od prądu jest liniowa E=kI, natomiast moment obrotowy zależy od prądu w kwadracie M=cI^2 jest to cecha charakterystyczna dla dla silnika szeregowego.