§ 5.6. Двигатели с последовательным возбуждением

У двигателей с последовательным возбуждением обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря (рис. 5.6) и через обмотку якоря и обмотку возбуждения проходит один и тот же ток, т. е. . Поэтому магнитный потокФ двигателя с последовательным возбуждением зависит от тока нагрузки.

Характеристика двигателя при определяется уравнением момента .Однако у двигателя последовательного возбуждения при слабом насыщении стали магнитный поток пропорционален току нагрузки (); поэтому момент пропорционален квадрату тока().Из этого следует, что характеристика в начальной части представляет собой параболу. По мере увеличения нагрузки наступает насыщение магнитной цепи и характеристика моментаМ становится прямолинейной (рис. 5.7).

Магнитный поток ненасыщенной машины находится в прямой зависимости от тока нагрузки, и поэтому скорость вращения двигателя с последовательным возбуждением резко меняется в зависимости от нагрузки. Это видно из отношения

. (5.8)

С увеличением нагрузки увеличивается магнитный поток и уменьшается скорость, поэтому скоростная характеристика этого двигателя имеет резко падающий вид. Однако при значительных нагрузках происходит насыщение стали машины, и поток становится почти постоянным. При этом скоростная характеристика приобретает прямолинейную форму.

При уменьшении нагрузки будет уменьшаться ток и магнитный потокФ, а следовательно, скорость вращения будет расти.

При значительном уменьшении нагрузки двигатель может развить скорость, превышающую допустимые значения, что может привести к разрушению машины. Поэтому двигатели с последовательным возбуждением нельзя эксплуатировать при нагрузке менее 25% номинальной.

Механическая характеристика при двигателя с последовательным возбуждением имеет резко падающий вид, и поэтому двигатель с последовательным возбуждением работает устойчиво при любой нагрузке. На рис. 5.8 показаны механические характеристики:1 – естественная, 2 — при номинальном напряжении и токе возбуждения ,3 — при шунтировании обмотки якоря сопротивлением.

Способность двигателя с последовательным возбуждением развивать значительные вращающие моменты определяет области применения этих двигателей: в подъемных устройствах, в качестве крановых двигателей и на электрическом транспорте в качестве тяговых двигателей.

Регулирование скорости вращения двигателей с последовательным возбуждением возможно введением в цепь якоря сопротивлений, шунтированием обмотки якоря или шунтированием обмотки возбуждения двигателя.

Регулирование скорости вращения введением в цепь якоря добавочного сопротивления, по которому протекает весь ток якоря, сопровождается значительными потерями энергии на нагрев этого сопротивления. Поэтому регулирование скорости вращения этим способом применяется лишь в двигателях небольшой мощности.

Регулировать скорость вращения изменением магнитного потока можно двумя способами: секционированием обмотки возбуждения и шунтированием ее регулировочным реостатом РР (см. рис. 5.6). При уменьшении сопротивления этого реостата ток в обмотке возбуждения уменьшается, так как увеличивается токв регулировочном реостате, а это приводит к увеличению скорости вращения. При шунтировании обмотки якоря сопротивлениемСЯ увеличивается ток в обмотке возбуждения , что ведет к уменьшению скорости. Из-за значительных потерь на нагрев сопротивленияСЯ этот способ регулирования неэкономичен и применяется редко.

В судовых условиях двигатели с последовательным возбуждением применяются для привода шпилей и брашпилей, грузовых лебедок, подъемно-транспортных механизмов и др.