Теоретичні положення. У двигунах постійного струму послідовного збудження магнітний потік двигуна залежить від струму якоря

У двигунах постійного струму послідовного збудження магнітний потік двигуна залежить від струму якоря, тому що обмотка збудження з’єднана послідовно з якірною обмоткою. Ця особливість суттєво впливає на характеристики двигунів послідовного збудження.

Якщо вважати магнітний потік пропорційним струму якоря Ф=kI_я, то рівняння швидкісної характеристики буде мати вигляд:

, (15.1)

де r _яS – сумарний опір обмоток якоря та збудження.

Як слідує з рівняння (15.1), при зменшенні навантаження на двигун, струм якоря також зменшується, а швидкість обертання збільшується. Теоретично в режимі ідеального холостого ходу (І_я ®0) швидкість обертання двигуна w ® ¥. Таким чином швидкісна характеристика не перетинає вісь ординат.

З цієї причини двигуни послідовного збудження не можна під’єднувати до мережі постійного струму без навантаження на валу двигуна, тому що це може призвести до механічного руйнування двигуна відцентровими силами.

Рівняння механічної характеристики двигуна послідовного збудження може бути отримано із рівняння швидкісної характеристики (15.1), якщо струм якірного кола виразити через електромагнітний момент М _ем= сkI ².

, (15.2)

Як слідує з рівняння (15.2), швидкість обертання двигуна послідовного збудження зворотно-пропорційна кореню квадратному від величини моменту на його валу. Механічна характеристика також не перетинає вісь ординат і із зменшенням моменту навантаження (М _ем ®0) швидкість обертання двигуна w ® ¥.

Якщо двигуни постійного струму незалежного і паралельного збудження крім режиму двигуна можуть працювати і в гальмівних режимах (генераторного гальмування при w>w₀ і гальмування противключенням при моменті зовнішніх сил більшим за пусковий), то двигуни постійного струму послідовного збудження не мають генераторного режиму роботи.

Особливістю режиму електродинамічного гальмування для двигунів послідовного збудження є необхідність виконання умов його самозбудження при відключенні двигуна від електричної мережі та замиканні якірного кола накоротко або на активний опір.

Рис. 15.1

Як слідує із рівнянь швидкісної (15.1) і механічної (15.2) характеристик регулювання швидкості обертання двигуна можливо здійснювати зміною величини магнітного потоку збудження відносно струму якоря і навпаки. В першому випадку обмотка збудження шунтується активним опором, що призводить до відносного зменшення магнітного потоку при даному струмі якоря І _з +І _ш =І _я. Таким чином шунтування обмотки збудження активним опором призводить до збільшення швидкості обертання двигуна відносно його швидкості на природній характеристиці. І навпаки, шунтування якірної обмотки активним опором призводить до відносного збільшення магнітного потоку двигуна при даній величині струму якоря І _я +І _ш =І _з. В цьому разі швидкість обертання двигуна буде зменшуватись відносно швидкості на природній характеристиці.

Шунтування обмотки якоря активним опором зсуває характеристики (15.1) і (15.2) відносно осі абсцис в бік менших значень струму та моменту і механічна і швидкісна характеристики перетинають вісь ординат, що забезпечує кінцеве значення швидкості холостого ходу.

При зміні величини напруги живлення двигуна послідовного збудження, його характеристики зсуваються або вверх (U > U _н), або вниз (U < U _н) відносно природної характеристики. Жорсткість характеристик при цьому не змінюється.

Якщо в якірне коло двигуна послідовного збудження ввести додатковий опір, то характеристики зсуваються вниз відносно природної характеристики і мають меншу жорсткість.