8.4. Схемы шунтирования якоря двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

Для маломощных двигателей с последовательным возбуждением применима потенциометрическая схема регулирования напряжения, приложенного к силовой цепи двигателя, аналогичная рассмотренной на рис.8.4,а. Механические характеристики в этой схеме подобны характеристикам двигателя с последовательным возбуждением при различных напряжениях, но с увеличенным и изменяющимся от характеристики к характеристике суммарным сопротивлением якорной цепи.

Более благоприятная форма регулировочных механических характеристик получается в схеме шунтирования якоря, представленной на рис.8.6,а. В этой схеме сопротивление шунтирует только обмотку якоря двигателя, а обмотка возбуждения включается последовательно в цепь добавочного сопротивления R_доб.

Как следствие, по сравнению с потенциометрической схемой здесь кроме снижения подведенного к цепи якоря двигателя напряжения достигается также эффект увеличения тока возбуждения за счет тока, протекающего по R_ш. Благодаря последнему ток возбуждения при идеальном холостом ходе I_я=0 не равен нулю:

г де

а скорость идеального холостого хода имеет ограниченное значение:

При >_0ш двигатель переходит в генераторный режим, в котором поступающая с вала механическая энергия преобразуется в электрическую и теряется в виде теплоты в сопротивлениях R_я и R_ш. Двигатель работает генератором параллельно с сетью на сопротивление R_ш, и увеличение напряжения на R_ш по мере роста скорости двигателя вызывает постепенное уменьшение потребляемого из сети тока, т. е. тока возбуждения. При I_шR_шU_с I_в0, а скорость двигателя неограниченно возрастает. Поэтому в области генераторного режима электромеханическая характеристика по мере роста скорости асимптотически приближается к прямой: I_я=I_K2=-Uc/R_ш Так как при этом поток стремится к нулю, момент двигателя в генераторном режиме вначале возрастает, достигает максимума и в дальнейшем при  М=kФI_Я0, т.е. механическая характеристика асимптотически приближается к оси ординат слева.

Э лектромеханические и механические характеристики в схеме шунтирования якоря двигателя с последовательным возбуждением на рис.8.6,б и в приведены для случая, когда R_ш=const, R_доб=var. Благодаря ограниченной скорости идеального холостого хода эти характеристики создают более благоприятные условия для регулирования скорости, чем характеристики в потенциометрической схеме.

Регулирование R_ш при R_дo6=const дает семейство характеристик, приведенное на рис.8.7,а и б. Аналогично потенциометри-ческой схеме все эти характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей I_K1 (М_к1) и _к1, в которой падение напряжения в якоре уравновешивается его ЭДС. Эта точка определяется пересечением реостатной характеристики, соответствующей R_доб при R_ш=, и характеристики динамического торможения с независимым возбуждением при R_ш=0 и Ф=Ф1=const, где Ф1=f(I_в1)=f(Uc/(Rв+Rдоб)).

В схеме шунтирования якоря (см. рис.8.6,а) при определении допустимой нагрузки на регулировочных характеристиках необходимо учитывать, что в двигательном режиме I_в>I_я. Это вынуждает в качестве критерия допустимой нагрузки при постоянной теплоотдаче принимать номинальный ток обмотки возбуждения I_доп=I_в.ном=I_ном, что обеспечивает регулирование при потоке, равном номинальному, но требует по мере снижения скорости уменьшения момента М_доп<М_ном таким образом, чтобы выполнялось условие I_ядоп=I_ном-I_ш.

В заключение отметим, что использование для регулирования напряжения резисторов является весьма простым и дешевым техническим решением, однако следует иметь в виду, что этот способ регулирования сопровождается значительными потерями в сопротивлениях R_ш и R_доб. Эти потери возрастают с уменьшением внутреннего сопротивления потенциометра и соответствующим увеличением получаемой жесткости характеристик. Поэтому по потерям энергии при регулировании потенциометрические схемы еще менее экономичны, чем реостатное регулирование.