Последовательного возбуждения

Ток, протекающий по якорю ЭД данного типа, является в то же время и током возбуждения. Поэтому намагничивающая сила, создаваемая обмоткой возбуждения (ОВС) у этих электродвигателей непостоянна, как при параллельной обмотке возбуждения, а зависит от значения тока якоря.

I_я = I_в

Число оборотов двигателя с нагрузкой резко меняется, т.к. вместе с изменением тока якоря меняется магнитный поток полюсов. Из формулы

видно, что при U=const ω обратно пропорциональна величине магнитного потока. Поэтому нагруженный двигатель, потребляющий из сети большой ток, имеет значительный магнитный поток и небольшое число оборотов.

При уменьшении нагрузки на валу ток якоря уменьшается, магнитный поток также уменьшается и число оборотов двигателя увеличивается.

Из этого следует, что характеристика ЭД последовательного возбуждения весьма мягкая, особенно при нагрузках меньших, чем номинальная.

При большом уменьшении нагрузки угловая скорость ЭД чрезмерно увеличивается, а при идеально холостом ходе, становится бесконечно большой (I = 0 Ф = 0 ω = ∞). В реальных условиях, даже если нагрузка на валу отсутствует, в ЭД имеются потери на трение и на вентиляцию, поэтому ток в цепи якоря не равен нулю. Кроме того, в магнитной системе ЭД сохраняется небольшой поток остаточного намагничивания, и при х.х. ЭД вращается с некоторой конечной угловой скоростью, но в 5-6 раз превышающей номинальную. При такой скорости действие центробежных сил может привести к разрушению ЭД. Это явление называется разносом двигателя.

Искусственные характеристики при включении в цепь якоря добавочных резисторов проходят ниже естественной, что объясняется снижением угловой скорости из-за дополнительного падения напряжения на добавочном резисторе. Характеристики тем мягче, чем больше сопротивление добавочного резистора.

При небольших токах и малом насыщении стали магнитопровода двигателя магнитный поток пропорционален току якоря

Ф = k₁I_я

Тогда вращающий момент двигателя М_вр=k_МI_яФ можно считать пропорциональным квадрату тока якоря.

М_вр = k₂ I_я ²

k₂ = k k₁

Квадратичная зависимость момента вращения от тока в обмотке якоря позволяет двигателю с последовательным возбуждением резко увеличивать с нагрузкой свой момент вращения.

Это особенно ценно при пуске в ход, когда двигатель должен преодолеть инерцию нагрузки на его валу.

У двигателя с параллельным возбуждением момент вращения пропорционален первой степени тока. Поэтому при одинаковом пусковом токе и при прочих равных условиях двигатель с последовательным возбуждением разовьет больший вращающий момент, чем двигатель с параллельным возбуждением.

При большом пусковом токе в момент пуска ЭД создает большой магнитный поток Ф в последовательной обмотке возбуждения, благодаря чему ЭД способен развивать большой пусковой момент.

М_п = k I_п Ф

Это свойство позволяет широко использовать ЭД последовательного возбуждения на судах в качестве стартера для пуска дизель-генераторов, а также в тяговых и подъемно-транспортных механизмах (в качестве тяговых используют в электровозах, поездах метрополитена, трамвая).

Механические характеристики электродвигателей

смешанного возбуждения

Этот электродвигатель снабжен двумя обмотками возбуждения: параллельной ОВШ и последовательной ОВС. Магнитный поток ЭД создается суммой намагничивающих сил этих обмоток. Намагничивающая сила параллельной обмотки не зависит от нагрузки ЭД, а намагничивающая сила последовательной обмотки прямо пропорциональны току нагрузки.

Магнитный поток возбуждения, как и у ЭД последовательного возбуждения является функцией тока якоря. Причем из-за наличия параллельной обмотки этот ток влияет на поток возбуждения в меньшей степени, чем у ЭД последовательного возбуждения. Поэтому по жесткости электромеханическая и механическая характеристики ЭД смешанного возбуждения являются промежуточными между характеристиками ЭД последовательного и параллельного возбуждения.

Жесткость характеристик зависит от соотношения намагничивающих сил обмоток возбуждения.

Если намагничивающая сила последовательной обмотки ЭД больше, намагничивающей силы параллельной, то его характеристики смягчаются, а если наоборот, становятся более жесткими.

ЭД со смешанным возбуждением имеет более мягкую характеристику при малых и более жесткую при больших нагрузках.

По сравнению с ЭД последовательного возбуждения двигатели со смешанным возбуждением не идут в разнос при х.х.

При отсутствии тока в цепи якоря магнитный поток у этих ЭД равен не нулю, а магнитному потоку Ф_ш, создаваемому параллельной обмоткой и угловая скорость равна не бесконечности, а угловой скорости идеального х.х.

ω_о = U / k Ф_ш

Обмотки возбуждения могут включаться не только согласно, но и встречно, в этом случае общий магнитный поток равен:

Ф = Ф_ш – Ф_с

При согласном включении:

Ф = Ф_ш + Ф_с

При нагрузке двигателя со встречным включением обмоток, магнитный поток последовательной обмотки, увеличиваясь, уменьшает общий поток двигателя, поэтому число оборотов двигателя увеличивается до нормальной величины.