2.2. Способи збудження і електричні рівняння машин постійного струму.

Залежно від способу включення обмоток збудження машини постійного струму підрозділяються на машини з незалежним, паралельним, послідовним і змішаним збудженням.

У машинах з незалежним збудженням (рис. 1.4 а) обмотка збудження одержує живлення від стороннього джерела постійного струму.

Машини з незалежним збудженням застосовуються в схемах гребних електричних установок кораблів (електрорухомі кораблі), а також в інших випадках, коли регулювання частоти обертання двигуна здійснюється шляхом зміни напруги на затискачах двигуна.

У машинах з паралельним збудженням (рис. 1.4 б) обмотка збудження одержує живлення від затискачів якоря. Струм збудження становить 1-5% номінального струму якоря або струму навантаження.

Паралельна обмотка збудження із проводу малого перетину має велику кількість витків. Машини використаються як генератори й двигуни.

У машинах з послідовним збудженням (мал. 1. 4 в) послідовна обмотка збудження включена послідовно з якорем і має невелике число витків. Струм збудження Ів = Ія. Машини застосовуються головним чином як двигуни для піднімальних пристроїв, морських електричних торпед.

Машини зі змішаним збудженням (мал. 1.4 г) мають на головних полюсах одночасно дві обмотки: паралельну і послідовну, що включають відповідно паралельно й послідовно з якорем. Звичайно більша частина (близько 70-80%) магніторушійної сили збудження створюється паралельною обмоткою. Застосовується згідне й зустрічне включення паралельної й послідовної обмоток. При згідному включенні обидві обмотки створюють МРС однакового напрямку. При зустрічному включенні МРС паралельної й послідовної обмоток спрямовані назустріч друг другу.

Підбираючи число витків послідовної обмотки, можна одержати задані робочі характеристики машини.

Машини змішаного збудження мають найбільше поширення в корабельних і суднових електроустановках.

Рис. 1.4. Принципові електричні схеми машин постійного струму незалежного (а), паралельного (б), послідовного (в) і змішаного (г) збудження.

Величина індукованої ЕРС якоря при щітках на геометричної нейтралі:

де

постійна для ЕРС машини; р — число пар полюсів; N — число активних провідників обмотки якоря; а — число пар паралельних галузей обмотки якоря; n — частота обертання якоря, об/хв; Ф — магнітний потік одного полюса, Вб.

Електромагнітний момент у ньютонах-метрах (Н-м):

Постійна для моменту машини:

Рівняння рівноваги напруг машини незалежного (паралельного) збудження в генераторному режимі:

у руховому режимі:

де Rя — опір всіх послідовно з'єднаних обмоток кола якоря; ∆U_Щ—падіння напруги в контактному шарі щіток.

Для вугільних і графітних щіток береться ∆U_Щ = 2 В, для залізографітних щіток ∆U_Щ = 0,6 В.

Рівняння рівноваги моментів у сталих генераторних режимах роботи:

у сталих рухових режимах роботи двигуном:

де Mпд — момент, що розвиває первинним двигуном або робочим механізмом; М — електромагнітний момент машини; М_о — гальмовий момент у режимі холостого ходу, тобто без корисного навантаження; М₂ — корисний момент на валу двигуна.