69. Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения. Характеристики.

В двигателе со смешанным возбуждением магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения - параллельной и последовательной. Поэтому его механическая характеристика располагается между характеристиками двигателей с параллельным и последовательным возбуждением (рис. 4.15).

Достоинством двигателя со смешанным возбуждением является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой, может работать при холостом ходе, так как его скорость холостого хода n₀ имеет конечное значение.

Рис.4.15. Механические характеристики двигателя со смешанным возбуждением

70. Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Одним из основных достоинств двигателей постоянного тока является возможность плавного регулирования частоты вращения в широких пределах. В общем случае в цепь якоря двигателя может быть включен регулировочный реостат R_рг. Тогда из формулы п=[U–I_Я(R_Я+R_рг)]/(с_еФ) следует, что частоту вращения двигателей постоянного тока можно регулировать: а) изменением напряжения сети U; б) изменением падения напряжения в сопротивлениях цепи якоря I_Я(R_Я+R_рг); в) изменением потока возбуждения, а следовательно, изменением тока возбуждения I_Я. Первый способ возможен только в специальных установках, допускающих регулирование напряжения сети U. Реостат R_pг в цепи якоря должен быть подобран так, чтобы можно было регулировать частоту вращения в желаемых пределах. Предположим, что напряжение сети и ток возбуждения остаются постоянными, т.е. U=const и I_Я=const, кроме того, статический момент М_СТ=М₀+М₂ не зависит от частоты вращения двигателя. При выведенном реостате R_pг установившийся режим работы двигателя характеризуется вращающим моментом М₂, частотой вращения п₁, и током в цепи якоря I₂₁. Сразу же после введения регулировочного реостата R_pг частота вращения и противо-э.д.с. остаются без изменения вследствие значительного момента инерции якоря, а ток в цепи якоря уменьшается до значения I₂₁'. Соответственно уменьшается и вращающий момент двигателя. Превышение нагрузочного момента над вращающим моментом приводит к снижению частоты вращения якоря, уменьшению противо-э.д.с. и увеличению тока в цепи якоря (рисунок 1). Новое значение тока I₂₂ и частота вращения п₂ устанавливаются при равенстве вращающего момента двигателя и нагрузочного момента приводимого им во вращение механизма. При постоянном токе возбуждения и нагрузочном моменте М₂ установившееся значение тока в цепи якоря I₂₂= I₂₁ и частота вращения якоря n₂=п₁[U–I₂₁(R_Я+R_pг)]/(U–I₂₁R_Я). Подведенная к двигателю мощность Р₁=U(I_Я+I_В) в установившихся режимах сохраняется неизменной.

Полезная мощность Р₂=М₂ω=М₂2πп₂/60 уменьшается пропорционально частоте вращения. Недостатки этого способа регулирования частоты вращения – малая экономичность и ухудшение условий охлаждения, поэтому его применяют, главным образом, для регулирования частоты вращения двигателей малой мощности. Если двигатель работает в установившемся режиме при неизменном напряжении на зажимах якоря и токе в обмотке возбуждения, то для необходимого вращающего момента М₂ по соответствующим рабочим характеристикам могут быть определены частота вращения п₁ ток I₂₁ в цепи якоря и вычислена противо-э.д.с. Е₂₁. При уменьшении тока возбуждения до значения I_В2 уменьшается магнитный поток. Вследствие значительного момента инерции якоря частота вращения его сразу же после изменения тока возбуждения остается прежней, противо-э.д.с. уменьшается до значения Е₂₁' пропорционально магнитному потоку, ток в цепи якоря увеличивается до значения I₂₁'=(U–Е₂₁')/R_Я. Так как падение напряжения в цепи якоря составляет небольшую часть напряжения сети, то относительное увеличение тока (I₂₁'–I₂₁)/I₂₁=(Е₂₁–Е₂₁')/(U–Е₂₁)=(Е₂₁–Е₂₁')/I_ЯR_Я значительно превосходит относительное уменьшение магнитного потока. Это приводит к увеличению вращающего момента и к ускорению вращения якоря. Противо-э.д.с. в обмотке якоря увеличивается, ток уменьшается, пока не наступит равновесие между вращающим моментом двигателя и нагрузочным моментом приводимого им во вращение механизма при новых установившихся значениях тока I₂₂ и частоте вращения п₂ (рисунок 1). Подведенная к двигателю мощность Р₂=U(I_Я+I_В) и полезная мощность P₂=M₂2πп/60 увеличиваются в одинаковой мере, следовательно, к.п.д. двигателя при этом способе регулирования частоты вращения практически не изменяется. Зависимость частоты вращения п от величины тока возбуждения I_В выражается регулировочной характеристикой двигателя п=f(I_В) при I_Я=const и U=const. На рисунке 2 представлены две регулировочные характеристики двигателя, снятые при различных значениях тока якоря: при I_Я<I_НОМ и при I_Я=I_НОМ. Из этих характеристик видно, что при малом значении тока возбуждения, а тем более при обрыве цепи возбуждения I_В=0 частота вращения неограниченно возрастает, что приводит к «разносу» двигателя.