§ 29.5. Режимы работы машины постоянного тока

В двигателях параллельного возбуждения при неизменном токе в обмотке возбуждения (I_в=const) магнитный поток изменяется при нагрузке весьма незначительно. Поэтому с некоторым прибли­жением можно принять Ф = const. В этом случае электромагнит­ный момент [см. (25.24)] пропорционален току в цепи якоря и ме­ханическая характеристика n=f(M) может быть представлена зависимостью n=f(I_a) (рис. 29.8). Если эту характеристику продол­жить в обе стороны за пределы осей координат (прямая 1), то мож­но показать, что электрическая машина в зависимости от значения и знака внешнего момента, действующего на ее вал со стороны связанного с ним механизма, может работать в трех режимах: двигательном, тормозном и генераторном.

При работе двигателя без на­грузки ток в цепи якоря I_а0 не­большой. При этом частота вра­щения п = n₀ (точка А). Затем с появлением на валу двигателя на­грузочного момента, противодей­ствующего вращающему, ток в цепи якоря возрастает, а частота вращения уменьшается. Если увеличить

Рис. 29.8. Режимы работы машины постоянного тока:

1 — с параллельным (независимым) возбуждением; 2 — со смешанным возбуж­дением; 3 — с последовательным возбуждением

противодействующий мо­мент до значения, при котором якорь двигателя остановится (точка В), то ЭДС Е_а =0 и ток двигателя достигает значения I_ак=U/Σr. Если двигатель применяют для привода механизма, нагрузочный момент которого может быть больше вращающего (например, при­вод барабана, на который наматывается трос с грузом), то при по­следующем увеличении нагрузочного момента этого механизма якорь машины вновь начнет вращаться, но теперь уже в другую сторону. Теперь момент, действующий на вал электрической маши­ны со стороны нагрузочного механизма, будет вращающим, а элект­ромагнитный момент машины — тормозящим, т. е. электрическая машина перейдет в тормозной режим. При работе машины в этом режиме ЭДС якоря действует согласованно с напряжением,т. е. I_a= (U + E_a)/Σr.

При использовании машины в тормозном режиме (см. § 29.8) необходимо принять меры для ограничения тока якоря. С этой целью в цепь якоря включают добавочное сопротивление, значение которого обеспечивает получение искусственной характеристики двигателя, пересекающейся с осью абсцисс при токе якоря I_аном< I_aк (штриховая прямая).

Если при работе двигателя в режиме х. х. к его валу приложить момент, направленный в сторону вращения якоря, то частота вра­щения, а следовательно, и ЭДС Е_а начнут возрастать. Когда ЭДС E_a=U, машина не будет потреблять тока из сети (точка С) и час­тота вращения якоря достигает значения, называемого пограничной частотой вращения п_хх.При дальнейшем увеличении внешнего момента на валу маши­ны ЭДС Е_а станет больше напряжения, а в цепи якоря опять воз­никает ток, но другого направления. При этом машина перейдет в генераторный режим: механическая энергия, затрачиваемая на вращение якоря, будет преобразовываться в электрическую и по­ступать в сеть.

Перевод машины из двигательного в генераторный режим ис­пользуют для торможения двигателя, так как в генераторном режи­ме электромагнитный момент является тормозящим (рекуператив­ное торможение).