§ 29.3. Двигатель параллельного возбуждения

Схема включения в сеть двигателя параллельного возбуждения показана на рис. 29.3, а. Характерной особенностью этого двига­теля является то, что ток в обмотке возбуждения ОБ не зависит от тока нагрузки (тока якоря). Реостат в цепи возбуждения r_рг слу­жит для регулирования тока в обмотке возбуждения и магнитного потока главных полюсов.

Рис. 29.3. Схема двигателя параллельного возбуждения (а) и его рабочие характеристики (б)

Эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабо­чими характеристиками, под которыми понимают зависимость час­тоты вращения n, тока I, полезного момента М₂, вращающего мо­мента М от мощности на валу двигателя Р₂ при U=const и I_в= = const (рис. 29.3, б).

Для анализа зависимости n=f(P₂), которую обычно называют скоростной характеристикой, обратимся к формуле (29.5), из ко­торой видно, что при неизменном напряжении U на частоту вра­щения влияют два фактора: падение напряжения в цепи якоря I_а2r и поток возбуждения Ф. При увеличении нагрузки уменьша­ется числитель (U—I_ar), при этом вследствие реакции якоря уменьшается и знаменатель Ф. Обычно ослабление потока, вызван­ное реакцией якоря, невелико и первый фактор влияет на частоту вращения сильнее, чем второй. В итоге частота вращения двига­теля с ростом нагрузки уменьшается. Если же реакция якоря в двигателе сопровождается более значительным ослаблением пото­ка Ф, то частота вращения с увеличением нагрузки будет возрас­тать, как это показано штриховой кривой на рис. 29.3, б. Однако такая зависимость n=f(P₂) является нежелательной, так как она, как правило, не удовлетворяет условию устойчивой работы двигателя: с ростом нагрузки на двигатель возрастает частота враще­ния, что ведет к дополнительному росту нагрузки и т. д., т. е. час­тота вращения п двигателя неограниченно увеличивается и двига­тель идет «в разнос». Чтобы обеспечить характеристике частоты вращения форму падающей кривой, в некоторых двигателях парал­лельного возбуждения применяют легкую (с небольшим числом витков) последова­тельную обмотку возбуждения, которую называют стабилизирующей обмоткой. При включении этой обмотки согласован­но с параллельной обмоткой возбуждения ее МДС компенсирует размагничивающее действие реакции якоря так, что поток Ф во всем диапазоне нагрузок остается практически неизменным.

Изменение частоты вращения двига­теля при переходе от номинальной на­грузки к х.х., выраженное в процентах, называют номинальным изменением час­тоты вращения:

(29.8)

где п₀ — частота вращения двигателя в режиме х.х.

Обычно для двигателей параллельно­го возбуждения п_ном = 2-8⁰/₀ , поэтому характеристику частоты вращения двига­теля параллельного возбуждения назы­вают жесткой.

Рис. 29.4. Механические ха­рактеристики двигателя па­раллельного возбуждения: а — при введении в цепь якоря добавочного сопротивления; б — при изменении основного маг­нитного потока; в — при изме­нении напряжения в цепи якоря

I=f(P₂), так как М =

Зависимость полезного момента М₂ от нагрузки установлена формулой (13.24). При n=const график M₂ = f(P₂) имел бы вид прямой. Однако с увеличе­нием нагрузки частота вращения двигате­ля снижается, а поэтому зависимость M₂ = f(P₂) криволинейна.

При n = const вращающий момент дви­гателя М = М₀ + М₂. Так как рабочие ха­рактеристики двигателя строят при усло­вии I_в = const, что обеспечивает постоян­ство магнитных потерь в двигателе, то мо­мент х.х. M₀=const. Поэтому график за­висимости M = f(P₂) проходит параллель­но кривой M₂ = f(P₂). Если принять поток Ф = const, то график M₂ = f(P₂) является в то же время выражением зависимости I=f(P₂), так как М == с_мФI_а.

Для получения аналитического выражения механической харак­теристики n=f (M) преобразуем выражение (29.5):

(29.9)

подставив в него из (25.24) значение тока якоря

I_a = M/(c_мФ), (29.10)

получим

(29.11)

где n₀ — частота вращения в режиме х. х.; n — изменение частоты вращения, вызванное изменением нагрузки на валу двигателя.

Если пренебречь реакцией якоря, то (так как I_в = const) мож­но принять Ф = const. Тогда механическая характеристика двига­теля параллельного возбуждения представляет собой прямую ли­нию, несколько наклоненную к оси абсцисс (рис. 29.4, а). Угол на­клона механической характеристики тем больше, чем больше зна­чение сопротивления, включенного в цепь якоря. Механическую характеристику двигателя при отсутствии дополнительного сопро­тивления в цепи якоря называют естественной (прямая 1). Механи­ческие характеристики двигателя, полученные при введении допол­нительного сопротивления в цепь якоря, называют искусственными (прямые 2, 3 и 4).