6.2.6. Общие сведения о двигателях с последовательным и смешанным возбуждением

Двигатель с последовательным возбуждением. У двигателя с после­довательным возбуждением ток якоря является и током возбуждения I= I_Я = I_В, так как обмотка возбуждения его соединена последовательно с якорем (рис. 31). Магнитный поток двигателя меняется пропорционально току якоря, пока сер­дечник не достигнет магнитного насыщения. Пусковой реостат после оконча­ния пуска полностью выводится.

При анализе уравнения механической характеристики (18) видно, что при холостом ходе и небольшой нагрузке сила тока и магнитного потока дви­гателя малы, а частота вращения его сильно возрастает, она может достигнуть значения опасного в отношении механической прочности якоря. Поэтому пуск и работа двигателей последовательного возбуждения вхолостую недопустима. Исключение составляют маломощные двигатели.

Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока с последо­вательным возбуждением на основании (18) возможно при изменении U, Ф и r _Я.

Введение добавочного сопротивления в цепь якоря приводит к увеличению ∆n, а значит, к снижению частоты вращения. Такое регулирование весьма не­экономично, так как значительное количество энер­гии теряется в добавочном сопротивлении.

Регулирование частоты вращения ослаблением магнитного потока двигателя достигается шунтиро­ванием обмотки возбуждения. В этом случае сила тока в обмотке возбуждения меньше, чем в якоре, и равна I_В= I_Я — I_Ш. При заданной нагрузке вследствие уменьшения магнитного потока частота вращения уве­личивается. Рассматриваемое регулирование применя­ется в электрической тяге для получения повышенной частоты вращения. Такое регулирование экономично, так как в r _Ш теряется незначительная мощность.

Рис. 31 Схема двигателя постоянного тока с последо­вательным возбуждением

Регулирование с изменением напряжения воз­можно, когда два или более одинаковых двигателя работают на общий вал. Такая система находит при­менение в электрическом транспорте, подъемниках, разливочных кранах и т. д. При перегрузках двигате­лей, когда частота вращения снижается, вращающий момент двигателя резко увеличивается: М = С_МФ I_Я , Ф = I_Я, значит, М = I ²_Я, так как обмотка возбуждения соединена последовательно с якорем и магнитный поток пропорционален току. При этом если момент увеличивается в К² раз, то ток якоря и потребляемая из сети мощность увеличиваются только в К раз.

Таким образом, двигатель постоянного тока с последовательным возбуж­дением не боится перегрузки. Эта особенность двигателя последовательного возбуждения используется там, где возможны значительные механические пе­регрузки двигателя: на электрифицированном транспорте и подъемно-транс­портных устройствах (что позволило назвать его тяговым двигателем).

Двигатель со смешанным возбуждением. Такой двигатель имеет две обмотки возбуждения - параллельную и последовательную, намотанные на одни и те же полюса. Схема включения двигателя показана на рис. 32. В зависи­мости от числа витков последовательной и параллельной обмоток соотноше­ние потоков будет различным. Чаще всего на практике используют совместное включение обмоток. В этом случае двигатель приобретает свойства и характе­ристики, «средние» между свойствами двигателей параллельного и последо­вательного возбуждений.Механическая характеристика (рис.33, кривая 3) располагается меж­ду характеристиками двигателя с параллельным возбуждением (кривая 1) и последовательным возбуждением (кривая 2).

Рис. 32. Схема двигателя Рис. 33. Механические

постоянного тока характеристики двигателей:

со смешанным с параллельным возбуждением (/);

возбуждением с последовательным возбуждением (2);

со смешанным возбуждением (3)

Такая характеристика позволя­ет исключить возможность «разноса» двигателя при холостом ходе и получить значительный пусковой момент. Регулирование частоты вращения осуществ­ляется таким же способом, как и для двигателя с параллельным возбуждени­ем. Двигатель со смешанным возбуждением используют там, где требуется значительный пусковой момент и большое ускорение: для компрессоров, на­сосов, прокатных станов, строгальных станков, в электрической дуге и т. д.