1. Наиболее удобным, распространенным и экономичным является способ регулирования скорости путем изменения потока ф6, т. Е. Тока возбуждения tB.

С уменьшением Фа, согласно выражению (10-7), скорость возрастает. Двигатели рассчитываются для работы при номинальном режиме с наибольшим значением Фе, т. е. с наименьшей величиной п. Поэтому практически можно только уменьшать Ф^.

Следовательно, рассматриваемый способ позволяет регулировать скорость вверх от номинальной. При таком регулировании к. п. д. двигателя остается высоким, так как мощность возбуждения мала, в частности мала мощность реостатов для регулирования тока возбуждения. К тому же при уменьшении i_B мощность возбуждения Ш_в уменьшается.

Верхний предел регулирования скорости вращения ограничивается механической прочностью машины и условиями ее коммутации.

При высоких скоростях коммутация ухудшается вследствие увеличения вибрации щеточного аппарата, неустойчивости щеточного контакта и возрастания реактивной э. д. с, а также вследствие увеличения максимального напряжения между коллекторными пластинами в результате ослабления основного поля и усиления при этом искажающего влияния поперечной реакции якоря (см. § 5-3).

Для увеличения диапазона регулирования п посредством ослабления поля в машинах малой и средней мощности с волновой обмоткой якоря иногда применяют раздельное питание катушек возбуждения отдельных полюсов. При этом в одной группе полюсов сохраняют i_B = const и большой поток со значительным насыщением участков магнитной цепи, а в другой группе полюсов t_B и поток уменьшают. Искажающее влияние поперечной реакции якоря под первой группой полюсов в этом случае будет проявляться значительно слабее. Так как в волновой обмотке напряжение между соседними коллекторными пластинами складывается из э. д. с. р секций, расположенных под всеми полюсами (см. § 3-5), то в результате такого регулирования потока полюсов распределение напряжения между пластинами будет более равномерным.

2. Другой способ регулирования скорости заключается во включении последовательно в цепь якоря реостата или регулируемого сопротивления R_pa,

Вместо выражения (10-7) при этом имеем

т. е. в реостате будет теряться 47,5% приложенного напряжения и столько же мощности, подводимой к цепи якоря. По этой причине

данный способ применяется в основном для двигателей небольшой мощности, а для более мощных двигателей используется редко и только кратковременно (пуско-наладочные режимы и т. д.).

3. Регулирование скорости осуществляется также путем регулирования напряжения цепи якоря. Так как работа двигателя при U > U_H недопустима, то данный способ, согласно выражениям (10-7) и (10-9), дает возможность регулировать скорость также вниз от номинальной. К. п. д. двигателя при этом остается высоким, так как никаких добавочных, источников потерь в схему двигателя не вносится.

Однако в этом случае необходим отдельный источник тока с регулируемым напряжением, что удорожает установку.

Отметим, что регулирование скорости путем изменения 1_а невозможно, хотя такая возможность на первый взгляд вытекает' из равенства .(10-7). Дело в том, что, согласно равенству (10-3), двигатель при каждой скорости вращения должен развивать определенный момент М, равный моменту сопротивления приводимого механизма М„ при данном значении п. Но при этом в соответствии с выражением (10-8) при данном значении Ф₆ величина 1_а в двигателе будет при каждом значении М тоже вполне определенной.

Различные способы регулирования п более конкретно, применительно к двигателям с различными способами возбуждения; рассматриваются в последующих параграфах.

Условия устойчивости работы двигателя. При работе двигателя всегда возникают определенные возмущения режима работы (кратковременные колебания напряжения сети, случайные кратковременные изменения момента нагрузки на валу и т. д.). Такие возмущения чаще всего бывают небольшими и кратковременными, однако при этом происходят, хотя также небольшие и кратковременные, нарушения равенства моментов установившегося режима работы [см. выражение (10-3)], вследствие чего возникает момент М_юв и изменяется скорость вращения.

Под устойчивостью работы двигателя понимается его способность вернуться к исходному, установившемуся режиму работы при малых возмущениях его работы, когда действие этих возмущений прекратится. Иными словами, работа двигателя называется устойчивой, если бесконечно малые в пределе возмущения его работы вызывают лишь столь же малые изменения величин, характеризующих режим его работы (например, скорость вращения, ток якоря и т. д.). Двигатель неустойчив в работе, если подобные малые возмущения приводят к большим изменениям режима работы. При неустойчивой работе небольшие кратковременные возмущения вызывают либо непрерывное изменение

режима (п, I_a и т. д.) в каком-либо одном направлении, либо приводят к колебательному режиму работы с возрастанием амплитуд колебаний п, 1_а и т. д. Естественно, что в условиях эксплуатации необходимо обеспечить устойчивый режим работы двигателя. При неустойчивости двигателя нормальная его работа невозможна, и обычно происходит авария.

Неустойчивая работа возможна также и у генераторов. В § 9-7 была рассмотрена неустойчивость параллельной работы генераторов смешанного возбуждения при отсутствии уравнительного провода. Режим самовозбуждения генераторов постоянного тока (см. § 9-4) также в сущности представляет собой неустойчивый режим работы, так как i_B и U непрерывно изменяются. Работа генератора параллельного возбуждения при R_s = R_B._Kp также неустойчива, так как если несколько изменить величину R_B, то напряжение Uзначительно изменится, т. е. возрастет до некоторой конечной величины или упадет почти до нуля.

Устойчивость работы двигателя зависит от вида его механической характеристики М = f{n) и от вида зависимости момента сопротивления на валу от скорости вращения М_ст = /(«)• Вид последней зависимости определяется свойствами рабочей машины, приводимой в движение двигателем. Например, у металлорежущих станков, если установка резца не изменяется, М„ да const, т. е. М_ст не зависит от скорости вращения, а у вентиляторов и насосов М„ ~ п².

На рис. 10-4, а я б изображены два характерных случая работы двигателя. Установившемуся режиму работы (М = М„) со скоростью вращения п₀ соответствует точка пересечения указанных двух характеристик.

Если зависимости М = f (п) и М_ст = / (п) имеют вид, изображенный на рис. 10-4, а, то при случайном увеличении п в результате возмущения на An тормозящий момент М_сг станет больше движущего М (М_ст > М) и поэтому двигатель будет затормаживаться, что заставит ротор вернуться к исходной скорости п₀. Точно так же, если в результате возмущения скорость двигателя уменьшится на An, то будет М„ < М, поэтому ротор станет ускоряться и снова будет п = п₀. Таким образом, в рассматриваемом

Рис. 10-4. Устойчивый (а) и неустойчивый (б) режимы работы двигателя

случае работа устойчива. Как следует из рис. 10-4, а, в этом случае

что и является признаком, или критерием, устойчивости работы двигателя.

При зависимостях М = f (п) и М_ст = / (п) вида рис. 10-4, б работа неустойчива. Действительно, при увеличении п от п = п₀ до п = п₀ + An будет М > М_ст, возникнет избыток движущего момента, скорость п начнет нарастать, причем избыточный момент М — УИ_СТ увеличится еще больше, п еще возрастет и т. д. Если в результате возмущения п = п₀ — An, то М< М_сг и п будет непрерывно уменьшаться. Поэтому работа в точке М = М_ст и п = п₀ невозможна. Как следует из рис. 10-4, б, в этом случае

что является признаком неустойчивости работы двигателя.

Из изложенного следует, что двигатель с данной механической характеристикой М = f (n) может работать устойчиво или неустойчиво в зависимости от характеристики М_ст = / (п) рабочей машины. Возникновение неустойчивости наиболее вероятно при такой механической характеристике двигателя М = f (п) или п = f (M), когда Мига увеличиваются или уменьшаются одновременно (рис. 10-4, б). В частности, в этом случае работа неустойчива при Мст = /(«)= const (например, металлорежущие станки). Поэтому двигателей с такими механическими характеристиками не строят.

Изложенное здесь в равной мере относится к устойчивости двигателей как постоянного, так и переменного тока, а также любых видов двигателей.

Изменение режима работы. Двигатели постоянного тока, как, впрочем, и двигатели переменного тока, обладают при соблюдении условий устойчивости замечательной способностью автоматически, без внешнего регулирующего воздействия, приспосабливаться-к изменившимся условиям работы. В этом смысле можно сказать, что электрические двигатели обладают свойством саморегулирования. Проиллюстрируем сказанное на примере двигателя параллельного возбуждения.

Допустим, что такой двигатель работает при U = const, i_e = = const и, следовательно, Фв « const и нагрузочный момент М„, развиваемый рабочей машиной, увеличивается. Тогда М < M_zr, возникает М_тн < 0 [см. выражение (10-2)] и п начинает умень-

шаться. Но при этом будет уменьшаться также Е_а, ток 1_а [см. выражение (10-5)] и момент М Гсм. выражение (10-8)] начнут увеличиваться, причем это будет происходить до тех пор, пока снова не наступит равновесие моментов М = М„. Аналогичным образом изменяется также режим, если М„ уменьшится, причем в этом случае я и Е_а начнут увеличиваться, а 1_а и М — уменьшаться до тех пор, пока снова будет М = М_ст и М_тш = 0.

Допустим теперь, что с помощью реостата R_{p в} (см. рис. 10-2) произведено уменьшение i_B. При этом Фв будет уменьшаться, однако вследствие механической инерции ротора скорость п в первый момент не изменится. Тогда, согласно выражению (10-6), Е_а уменьшится, а вследствие этого 1_а и М возрастут [см. выражения (10-5) и (10-8)1. При этом будет М > М„, в соответствии с равенством (Ю-2) Мдин > 0, и скорость п начнет увеличиваться. Это вызовет, согласно тем же соотношениям, увеличение Е_а и уменьшение 1_а и М до тех пор, пока снова не наступит равновесие моментов М = = М„ и М_дин = 0 (рис. 10-5). При увеличении i_B явления развиваются в обратном направлении. Необходимо отметить, что резких изменений i_B при регулировании допускать нельзя, так как U и Е_а [см. выражение(10-5)] являются близкими величинами и небольшое изменение Фв и Е_а ведет к большим изменениям /_а и М.

Аналогичным образом происходит переход к новому режиму при изменении других внешних условий (например, введение сопротивления в цепь якоря и т. д.), а также в двигателях с другими способами возбуждения.

Из изложенного следует, что поведение двигателя при установившемся режиме работы и переходах к новому режиму работы всецело определяется уравнениями равновесия моментов (10-2) и напряжения цепи якоря (10-4).

§ 10-4. Двигатели параллельного возбуждения

Естественные скоростная и механическая характеристики. Рассмотрим более подробно характеристики двигателя параллельного возбуждения, которые определяют его рабочие свойства.

Скоростная и механическая характеристики двигателя определяются равенствами (10-7) и (10-9) при U = const и i_B = const. При отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря эти характеристики называются естественными.

Рис. 10-5. Переход двигателя

параллельного возбуждения

к новому режиму работы при

уменьшении потока

Если щетки находятся на геометрической нейтрали, при увеличении 1_а поток Фв несколько уменьшится вследствие действия поперечной реакции якоря. В результате этого скорость п, согласно выражению (10-7), будет стремиться возрасти. С другой стороны, падение напряжения R_aI_a вызывает уменьшение скорости. Таким образом, возможны три вида скоростной характеристики, изображенные на рис. 10-6; 1 — при преобладании влияния RJ_a\ 2 — при взаимной компенсации влияния RJ_a и уменьшения Ф₆; 3 — при преобладании влияния уменьшения Фа.

Ввиду того что изменение Ф_в относительно мало, механические характеристики п = f (M) двигателя параллельного возбуждения,

определяемые равенством (10-9), при U = const и г_в = const совпадают по виду с характеристиками п = f (I_a) (рис. 10-6). По этой же причине эти характеристики практически прямолинейны.

Характеристики вида 3 (рис. 10-6) неприемлемы по условиям устойчивости работы (см. § 10-3). Поэтому двигатели параллельного возбуждения изготовляются со слегка падающими характеристиками вида / (рис. 10-6). В современных высокриспользованных машинах ввиду довольно сильного насыщения зубцов якоря влияние поперечной реакции якоря может быть настолько большим, что получить характеристику вида / (рис. 10-6) невозможно. Тогда для получения такой характеристики на полюсах помещают слабую последовательную обмотку возбуждения согласного включения, н. с. которой составляет до 10% от н. с. параллельной обмотки возбуждения. При этом уменьшение Фв под воздействием поперечной реакции якоря частично или полностью компенсируется. Такую последовательную обмотку возбуждения называют стабилизирующей, а двигатель с такой обмоткой по-прежнему называется двигателем параллельного возбуждения.

Изменение скорости вращения An (рис. 10-6) при переходе от холостого хода (/„ = 1_а0) к номинальной нагрузке (1_а — 1_аи) у двигателя параллельного возбуждения при работе на естественной характеристике мало и составляет 2—8% от п_н. Такие слабо падающие характеристики называются жесткими. Двигатели параллельного возбуждения с жесткими характеристиками применяются в установках, в которых требуется, чтобы скорость вращения при изменении нагрузки сохранялась приблизительно постоянной (металлорежущие станки и пр.).

Рис. 10-6. Виды естественных скоростных и механических характеристик двигателя параллельного возбуждения

Регулирование скорости посредством ослабления магнитного потока производится обычно с помощью реостата в цепи возбуждения /?_{р в} (см. рис. 9-1, б; 10-2). При отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря (R_pa = 0) и U = const характеристики п — \ (1_а) и п = / (М), определяемые равенствами (10-7) и (10-9), для разных значений R_ps, i_B или Фа имеют вид, показанный да рис. 10-7. Все характеристики п = f (I_a) сходятся на оси абсцисс (п = 0) в общей точке при весьма большом токе 1_а, который, согласно выражению (10-5), равен

Рис. 10-7. Механические и скоростные характеристики двигателя параллельного возбуждения при разных потоках возбуждения

Ia=U/R_a.

Однако механические характеристики пересекают ось абсцисс в разных точках.

Нижняя характеристика на рис. 10-7 соответствует номинальному потоку. Значения п при установившемся режиме работы соответствуют точкам пересечения рассматриваемых характеристик с кривой М_ст = f (п) для рабочей машины, соединенной с двигателем (штриховая ли«ия на рис. 10-7).

Точка холостого хода двигателя (М = М_о, 1_а = /_а0) лежит несколько правее оси ординат на рис. 10-7. С увеличением скорости вращения п вследствие увеличения механических потерь М_о и 1_а0 также увеличиваются. Если в этом режиме с помощью приложенного .извне момента вращения начать увеличивать скорость вращения п, то Е_а [см. выражение (10-6)] будет увеличиваться, а 1_а и М будут, согласно равенствам (10-5) и (10-8), уменьшаться. При 1_а = 0 и М = 0 механические и магнитные потери двигателя покрываются за счет подводимой к валу мехнической мощности, а при дальнейшем увеличении скорости /_о и М изменят знак и двигатель перейдет в генераторный режим работы (участки характеристик на рис. 10-7 левее оси ординат).

Двигатели общего применения допускают по условиям коммутации регулирование скорости ослаблением поля в пределах 1 : 2, Изготовляются также двигатели с регулированием скорости таким способом в пределах до 1 : 5 или даже 1 : 8, но в этом случае для ограничения максимального напряжения между коллекторными пластинами (см. § 5-3) необходимо увеличить воздушный зазор, регулировать поток по отдельным группам полюсов (см. § 10-3) или применить компенсационную обмотку. Стоимость двигателя при этом увеличивается.

Регулирование скорости сопротивлением в цепи якоря, искусственные механическая и скоростная характеристики. Если последовательно в цепь якоря включить добавочное сопротивление R_pa (рис. 10-8, а), то вместо выражений (10-7) и (10-9) получим

Сопротивление R_pa может быть регулируемым и должно быть рассчитано на длительную работу. Цепь возбуждения должна быть включена на напряжение сети.

Рис. 10-8. Схема регулирования скорости вращения двигателя параллельного возбуждения с помощью сопротивления в цепи якоря (а) и соответствующие механические и скоростные характеристики (б)

Характеристики п — f (М) и п = f (I_a) для различных значений /?_рг = const при U — const и i_B = const изображены на рис. 10-8, б (Rpai < Rpaz < ^_роз)- Верхняя характеристика (R_pa = 0) является естественной. Каждая из характеристик пересекает ось абсцисс (п — 0) в точке с

Продолжения этих характеристик под осью абсцисс на рис. 10-8 соответствуют торможению двигателя противовключением. В этом случае п < 0, э. д. с. Е_а имеет противоположный знак и складывается с-напряжением сети U, вследствие чего

а момент двигателя М действует против направления вращения и является поэтому тормозящим.

Если в режиме холостого хода (1_а = 1_п0) с помощью приложенного извне момента вращения начать увеличивать скорость враще-ьия, то сначала достигается режим 1_а = 0, а затем 1_а изменит направление и машина перейдет в режим генератора (участки характеристик на рис. 10-8, б слева от оси ординат).

Как видно из рис. 10-8, б, при включении R_pa характеристики становятся менее жесткими, а при больших величинах R_pa — круто падающими, или мягкими.

Если кривая момента сопротивления М_ст = / (п) имеет вид, изображенный на рис. 10-8, б штриховой линией, то значения п при установившемся режиме работы для каждого значения R_pa

Рис 10-9 Схема агрегата «генератор—двигатель» для регулирования скорости двигателя независимого возбуждения

определяются точками пересечения соответствующих кривых. Чем больше R_pa, тем меньше п и ниже к. п. д.

Регулирование скорости посредством изменения напряжения якоря может осуществляться с помощью агрегата «генератор—двигатель» (Г — Д), называемого также агрегатом Леонарда (рис. 10-9). В этом случае первичный двигатель ПД (переменного тока, внутреннего сгорания и т. п.) вращает с постоянной скоростью генератор постоянного тока Г. Якорь генератора непосредственно приключен к якорю двигателя постоя'нного тока Д, который служит приводом рабочей машины РМ. Обмотки возбуждения генератора ОВГ и двигателя ОВД питаются от независимого источника — сети постоянного тока (рис. 10-9) или от возбудителей (небольших генераторов постоянного тока) на валу первичного двигателя ПД. Регулирование тока возбуждения генератора t_{B г} должно производиться практически от нуля (на рис. 10-9 с помощью реостата, включенного по потенциометрической схеме). При необходимости реверсирования двигателя надо изменить полярность генератора (на рис. 10-9 с помощью переключателя Я).

Пуск двигателя Д и регулирование его скорости осуществляют следующим образом. При максимальном г_{в д} и г_{в г} = 0 производят пуск первичного двигателя ПД. Затем плавно увеличивают i_{g г}, и при небольшом напряжении генератора U двигатель Д придет во вращение. Регулируя, далее, U в пределах до U =* U_H, можно получить Любые скорости вращения двигателя до п = и_н. Дальнейшее увеличение п возможно путем уменьшения t_{B д}. Для реверсирования двигателя уменьшают t_{B г} до нуля, переключают ОВГ и снова увеличивают i_{B т} от значения i_{B r} = 0.

Когда рабочая машина создает резко пульсирующую нагрузку (например, некоторые прокатные станы) и нежелательно, чтобы пики нагрузки полностью передавались первичному двигателю или в сеть переменного тока, двигатель Д можно снабдить маховиком (агрегат Г—Д—М, или агрегат Леонарда — Ильгнера). В этом случае при понижении п во время пика нагрузки часть этой нагрузки покрывается за счет кинетической энергии маховика. Эффективность действия маховика будет больше при более мягкой характеристике двигателя ПД или Д.

В последнее время все чаще двигатель ПД и генератор Г заме-г няют ртутным или полупроводниковым выпрямителем с регулируемы!* напряжением. В этом случае рассматриваемый агрегат называют также вентильным (ионным, тиристорным)' п р и в о д о м.

Рассмотренные агрегаты используются при необходимости регулирования скорости вращения двигателя с высоким к. п. д. в широких пределах — до 1 : 10 й более (крупные металлорежущие станки, прокатные станы и т. д.).

Отметим, что изменение U с целью регулирования п по схеме рис. 9-1, 0> и 10-8, а не дает желаемых результатов, так как одновременно с изменением напряжения цепи якоря изменяется пропорционально U также ток возбуждения. Так как регулирование V можно производить только от значения U — U_K вниз, то вскоре магнитная цепь окажется ненасыщенной, вследствие чего U и t_e будут изменяться пропорционально друг другу. Согласно равеяству (10-7), п при этом существенным образом не меняется.

В последнее время все больше распространяется так называемое импульсное регулирова н,.и е двигателей постоянного' зша. При этом цепь якоря двигателя питается от источника па-стйЯнного тока с постоянным напряжением через тиристоры, которые, периодически, с частотой 1000—ЗШО гц включаются' и отключаются. Чтобы сгладить пр» этом кривую тока якоря, на его зажимах подключаются конденсаторы. Напряжение на зажимах-якоря в этом случае практически постоянно и пропорционально отношению времени включения тиристоров ко времени-продолжи-тельдасти всего цикла. Таким образом, импульсный метод позво-

ляет регулировать скорость вращения даигателя при его питании от источника с постоянным напряжением в широких пределах без реостата в цепи якоря и практически без дополнительных потерь. Таким же образом, без пускового реостата и без дополнительных потерь, может производиться пуск двигателя.

Импульсный способ регулирования в экономическом отношении весьма выгоден для управления двигателями, работающими в режимах переменной скорости вращения с частыми пусками, например на электрифицированном транспорте.

Рабочие характеристики представляют собой зависимости потребляемой мощности Р_ъ< потребляемого тока /, скорости п, момента М и к. п. д. т] от полезной мощности Р₂ при U = const и неизменных положениях регулирующих реостатов. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения малой

Рис. 10-10. Рабочие характеристики

двигателя параллельного возбуждения

Р_а = 10 кет, U_H = 220 в, «_н =

= 950 об/мин

мощности при отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря представлены на рис. 10-10.

Одновременно с увеличением мощности на валу Р₂ растет и момент на валу М. Поскольку с увеличением Р_% и М скорость п несколько уменьшается, то М = Р₂/п растет несколько быстрее Р₂. Увеличение Р₂ и М, естественно, сопровождается увеличением тока двигателя /. Пропорционально / растет также потребляемая из сети мощность Р_г. При холостом ходе (Р₂ = 0) к. п. д. ц = 0, затем с увеличением Р₂ сначала ц быстро растет, но при больших нагрузках в связи с большим ростом потерь в цепи якоря г\ снова начинает уменьшаться.

§ 10-5. Двигатели последовательного возбуждения

Естественные скоростная и механическая характеристики, область применения. В двигателях последовательного возбуждения ток якоря одновременно является также током возбуждения: ^гв = 1_а = /■ Поэтому поток Фа изменяется в широких пределах и можно написать, что

Ф₆ = £ф/.                                       (10-18)

Коэффициент пропорциональности &ф в значительном диапазоне нагрузок, при / < /_н, является практически постоянным, и лишь

при / > (0,8 н- 0,9) /_н вследствие насыщения магнитной цепи кф начинает несколько уменьшаться.

При использовании соотношения (10-18) для двигателя последовательного возбуждения вместо выражений (10-7), (10-9) и (10-8) получим

Скоростная характеристика двигателя [см. выражение (10-19)), представленная на рис. 10-11, является мягкой и имеет гиперболический характер. При &_ф = const вид кривой п — f (/) показан штриховой линией. При малых / скорость двигателя становится недопустимо большой. Поэтому работа двигателей последовательного возбуждения, за исключением самых маленьких, на холостом ходу не допускается, а использование ременной передачи неприемлемо. Обычно минимально допустимая нагрузка Р₂ = = (0,2 -f- 0,25)Р_н.

Естественная механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения п = / (М) в соответствии с соотношением (10-20) показана на рис. 10-13 (кривая 1).

Поскольку у двигателей параллельного возбуждения М ^ /, а у двигателей последовательного возбуждения приблизительно М~/^!и при пуске допускается / = (1,5 -г- 2,0) /_н, то двигатели последовательного возбуждения развивают значительно больший пусковой момент по сравнению с двигателями параллельного возбуждения. Кроме того, у двигателей параллельного возбуждения п яа const, а у двигателей последовательного возбуждения, согласно выражениям (10-19) и (10-20), приблизительно (при R_a = 0)

Рис 10-11. Естественная скоростная характеристика двигателя последовательного возбуждения

а у двигателей последовательного возбуждения

Р₂ = 2ппМ~ VM.

Таким образом, у двигателей последовательного возбуждения при изменении момента нагрузки М_ст = М в широких пределах мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения.

Поэтому для двигателей последовательного возбуждения менее опасны перегрузки по моменту. В связи с этим двигатели последовательного возбуждения имеют существенные преимущества в случае тяжелых условий пуска и изменения момента нагрузки в широких пределах. Они широко применяются для электрической тяги (трамвай, метро, троллейбусы, электровозы и тепловозы на железных дорогах) и в подъемно-транспортных установках.

Ruin ^ша Рис. 10-12. Схемы регулирования скоро-

Отметим, что при повышении скорости вращения двигатель последовательного возбуждения в режим генератора не переходит. На рис. 10-11 это отражено в том, что характеристика п — f (/) оси ординат не пересекает. Физически это объясняется тем, что при переходе в режим генератора, при заданном направлении вращения и заданной полярности напряжения, направление тока должно изменяться на обратное, а направление э. д. с. Е_а и полярность полюсов должны сохраняться неизменными, однако последнее при изменении направления тока в обмотке возбуждения невозможно. Поэтому Для перевода двигателя последовательного возбуждения в режим генератора необходимо переключить концы обмотки возбуждения.

Регулирование скорости посредством ослабления поля. Регулирование п посредством ослабления поля производится либо путем шунтирования обмотки возбуждения некоторым сопротивлением ^ш.в (рис. 10-12, а), либо уменьшением числа включенных в работу витков обмотки возбуждения. В последнем случае должны быть предусмотрены соответствующие выводы из обмотки возбуждения.

Так как сопротивление обмотки возбуждения 7?_в и падение напряжения на нем малы, то #_{ш- в} также должно быть мало. Потери

в сопротивлении R_{m B} поэтому тоже малы, а суммарные потери на возбуждение при шунтировании даже уменьшаются. Вследствие этого к. п. д. двигателя остается высоким, и такой способ регулирования широко применяется на практике.

При шунтировании обмотки возбуждения ток возбуждения с величины / уменьшается до

и скорость п соответственно увеличивается. Выражения для скоростной и механических характеристик при этом получим, если

в равенствах (10-19) ~ и (10-20) заменим k& на k<s>k_{0 B}, где

представляет собой коэффициент ослабления возбуждения. При регулировании скорости изменением числа витков обмотки возбуждения

Ряс. 40-13. Механические характеристик» двигателя последовательного возбуждения при разных способах регулирования скорости вращения

На рис. 10-13 показаны (кривые /, 2, 3) характеристики я = / (М) для этого случая р&< гулирования скорости при нескольких значениях &_ов (значению k_{0 в} = 1 соответствует есте* ственна'я характеристика /, kp_r, =*= 0,6 — кривая 2 и &_о.._я = 0,3 — кривая 5). Характеристики д£йьг в относительных единицах и соответствуют случаю, когда кф » const и R_ax =0,1.

Регулирование скорости путем шунтирования якоря. При шун*и-ровании якоря (рис. 10-12, б) ток и поток возбуждения возрастают, а «скорость уменьшается. Так как падение иааряжеййя R^f майо Я поэтому можно принять- R_B « 0, то сопротивление R^_a щшт* чест находится под полным напряжением сети, еги ведший^' долина быть значительной, потери в нем оудут велики и к,*й. д. сильно уменьшится.

Йроме того, шунтирование якоря эффективно только трр|й» когда магнитная цепь не насыщена. В связи с этим шунтирование якоря на практике используется редко.

На рис. 10-13 кривая 4 представляет собой характеристику _n = f(M) при

Рис. 10-14. Параллельное и последовательное включение двигателей последовательного возбуждения для изменения скорости вращения