II. Характеристики двигуна з послідовним збудженням. Робочі характеристики двигуна з послідовним збудженням аналогічні тим самим залежностям для двигуна з

Рис. 9.9. Механічні характеристики:

(А - двигуна з паралельним збудженням. б. двигуна з послідовним збудженням.)

паралельним збудженням, а саме:

n, М. I_я і η =f(P·2) при U = U_nom= const.

Швидкісна характеристика n = f (Р₂) або n=f(I_я), при U = U_nom= const.

Зауважимо, що істотної різниці між характеристиками n = f (Р₂) і n =f(I_я), при U = U_nom= const. немає, тому що при U = const Р₂ = I_я.

У двигуні з послідовним збудженням струм збудження є водночас і струмом навантаження І = І_я = І_зб, тому двигун не має характеристики холостого ходу n = f(I_зб). Магнітний потік двигуна з послідовним збудженням залежить від навантаження. При збільшенні навантаження двигуна в перший момент порушується рівновага обертального і гальмівного моментів. Оберти вала почнуть зменшуватися, що приведе до збільшення струму якоря І_я і обертального моменту М. який зростатиме доти, поки не зрівняється з гальмівним моментом.

Отже, швидкість обертання двигуна із збільшенням навантаження зменшується. Якщо нехтувати спадом напруги в колі якоря та реакцією якоря і вважати, що магнітна система двигуна не насичена, то магнітний потік буде пропорційний струму якоря Φ = І_я. Число обертів можна зобразити таким співвідношенням:

n = U/c_eФ = const/I_я

Це співвідношення показує, що із збільшенням навантаження швидкісна характеристика n = f(I_я), або n = f(P₂), нагадуватиме гіперболу (рис. 9.8, б). З кривої видно, що при зменшенні навантаження до нуля швидкість обертання безмежно збільшується. Насправді це не так, бо при холостому ході струм у якорі не дорівнюватиме нулю. Тому швидкість обертання двигуна при холостому ході хоч і не дорівнюватиме нескінченності, проте значно перевищуватиме номінальну швидкість (у 4—6 раз), що з погляду механіки не допустимо для двигуна (розрив бандажів, псування обмотки якоря тощо). Ось чому двигун послідовного збудження слід ставити в такі умови, при яких холостий хід двигуна був би неможливим.

Залежність моменту двигуна від Р₂. При ненасиченій магнітній системі можна вважати, що магнітний потік прямо пропорційний струму Φ - I. Тоді з формули (9.5) маємо

М_ем = С_мІ²_я

Отже, момент двигуна змінюється пропорційно квадрату струму, тому крива М_ем = f(Р₂) подібна параболі (рис. 9.8, б). Але в міру збільшення струму якоря при збільшенні навантаження Р₂ настає насичення магнітної системи машини. Тому Φ = const і крива обертального моменту наближається до прямої лінії.

Залежність к.к.д. двигуна від Р₂. Залежність к.к.д. двигуна з послідовним збудженням від навантаження має характер, аналогічний такій самій залежності двигуна паралельного збудження.

Рис. 9.10. Робочі характеристики двигуна з мішаним збудженням.

Механічна характеристика. Як було вже зазначено, у двигунах з послідовним збудженням струм збудження дорівнює струму навантаження

І = І_зб = І_я.

Для ненасиченої машини основний магнітний потік Ф пропорційний струму якоря Φ = k_ф/I_я. Враховуючії це, електромагнітни момент Μ_ем можна показати такою формулою:

M_ем = С_м/k_фΦ²

III. Характеристики двигуна з мішаним збудженням. Робочі характеристики двигуна з мішаним збудженням е проміжними між характеристиками двигунів паралельного і послідовного збуджень (рис. 9.10).

5. КОЛЕКТОРНІ ДВИГУНИ ЗМІННОГО СТРУМУ

Двигуни постійного струму можуть працювати і на змінному струмі. Обертальний момент створюватиметься так само, як і в машинах постійного струму, від взаємодії струму в якорі з магнітним потоком індуктора Ф, тому що напрям струму змінюється одночасно і в якорі, і в індукторі. Але в такому двигуні в сталі індуктора були б надто великі втрати енергії на вихрові струми і гістерезис, тому і к. к. д. двигуна був би дуже низьким.

Для того щоб колекторні машини працювали на змінному струмі, конструктивно їх значно ускладнюють, а саме: осердя індуктора виготовляють з окремих листів електротехнічної сталі, а в якорі закладають допоміжну обмотку, яка поліпшує умови комутації і зменшує іскріння під щітками.

Хоч колекторні машини змінного струму і складніші та дорожчі, ніж машини постійного струму тієї самої потужності, проте вони мають велику перевагу над асинхронними двигунами (дають можливість у широких межах плавно регулювати швидкості обертання). Наша промисловість випускає колекторні двигуни змінного струму з послідовним і паралельним з'єднанням обмоток якоря та індуктора їх характеристики досить близькі до характеристик відповідних двигунів постійного струму.

Однофазні двигуни з послідовним з'єднанням обмоток застосовують на електрифікованих залізницях, де їх живлення здійснюється струмом зниженої частоти (25 і 16 періода за секунду), що поліпшує умови їх роботи. Двигуни малої потужності застосовують у побутових приладах і автоматиці. Колекторні двигуни малої потужності, які працюють і на змінному, і на постійному струмах, називають універсальними.