6. Способ шунтирования Таблица 5

   Положение переключателя S3	1	2
   Наименование схемы шунтирования	двигателя	якоря

1. Расчет искусственных механических характеристик.

В электрических машинах с последовательным соединением обмоток якоря и возбуждения ток якоря I_Я является одновременно и током возбуждения I_В. Так как магнитный поток Ф нелинейно зависит от I_В, то уравнение механической характеристики  = f (М), выражение которой для всех двигателей постоянного тока имеет вид:

, (1)

представляет собой сложную нелинейную зависимость  от M. Поэтому их естественная механическая характеристика приводится в каталогах (п.2.1, таблица 1), а все искусственные характеристики рассчитываются методом переходной характеристики (рис.1), определяемой выражением:

= f (I_B). (2)

Для расчета переходной характеристики используется электромеханическая характеристика n_e = f (I_В), которая для двигателей последовательного возбуждения приводится в каталогах (п.2.1, таблица 1):

, (3)

где R_Д = R_Я + R_В. Нужно также пересчитать скорость n_е в об/мин на _e в рад/с: _e = n_e /30. Расчёт следует проводить, последовательно задаваясь значениями тока I_В, указанными в таблице 1.

Для построения естественной механической характеристики (кривая 1 на рис.2) необходимо, кроме того, рассчитать момент двигателя М_е, задаваясь значениями I_Я = I_В: М_е = · I_Я. (4)

Момент двигателя на искусственных характеристиках М_И для всех схем включения двигателя (кроме схемы шунтирования), у которых I_Я = I_В, такой же, как и на естественной: М_И = М_е (Таблица 5).

Расчет скоростей для всех искусственных механических характеристик выполняется с помощью переходной характеристики, используя выражения:

; (.5)

. (6)

Величина R зависит от схемы включения двигателя. Для расчета механических характеристик с последовательным сопротивлением в цепи якоря (кривая 2) необходимо в (6) подставлять R = R_Д + R_П для заданных значений R_П1 и R_П2.

Расчёт характеристик для режима динамического торможения с самовозбуждением (кривая 4) выполняется с учетом того, что в этом режиме напряжение U = 0 и поэтому Е_И = – I_Я R, где R = R_Д + R_Т – полное сопротивление замкнутой цепи якоря двигателя, R_Т – заданные значения тормозного сопротивления R_Т1 и R_Т2. Результаты расчетов следует представить в виде таблицы 6:

Таблица 6

Исходные данные		Переходная характеристика			Момент	Искусственная характеристика с RП			Динамическое торможение с RТ
IВ = IЯ	е	IЯRД	Ее = UН - IЯRД	(Е/)е	Ме=МИ = IЯ(Е/)е	IЯ R	ЕИ = UН - IЯR	И = ЕИ /(Е/)е	ЕТ = - IЯR	Т =ЕТ/(Е/)е
А	рад/с	В	В	Вс	Нм	В	В	рад/с	В	рад/с

Расчёт характеристик в схеме шунтирования якоря сопротивлением R_Ш с последовательным сопротивлением R_П (кривая 3) связан с особым способом вычисления Е_И. Последовательность расчёта представлена в таблице 7. Задаваясь значениями тока возбуждения I_В, необходимо:

1) определить падения напряжений в последовательном и параллельном контурах; 2) рассчитать токи в указанных контурах и в цепи якоря;

3) рассчитать Е_И. Далее определяются, соответственно, _И и М_И. Необходимо обратить внимание на то, что в этой схеме токи якоря и возбуждения не равны. Ток возбуждения равен сумме токов якоря и шунтирующей цепи. Благодаря этому, ток возбуждения всегда больше нуля, даже при I_Я = 0, следовательно, могут быть получены не только скорость идеального холостого хода, но и режим рекуперативного торможения (I_Я  0). В двигателях последовательного возбуждения это возможно только для данной схемы включения.

Таблица 7

Исходные данные			Расчетные величины
IВ	(Е/)е	Ме	IВ (RВ + RП)	UШ = UН - IВ (RВ + RП)	IШ = UШ / RШ	IЯ = IВ - IШ	IЯRД	ЕИ = UШ - IЯRД	И = ЕИ /(Е/)е	МИ = Ме (IЯ/IВ)
А	Вс	Нм	В	В	А	А	В	В	рад/с	Нм