Двигатель последовательного возбуждения
Рис. 11
В двигателях
последовательного возбуждения обмотка
возбуждения включается последовательно
с обмоткой якоря (рис. 11). Ток возбуждения
двигателя здесь равен току якоря
,
что придает этим двигателям особые
свойства.
Для двигателей последовательного возбуждения недопустим режим холостого хода. При отсутствии нагрузки на валу ток в якоре и создаваемый им магнитный поток будут небольшими и, как видно из равенства
,
частота вращения якоря достигает чрезмерно больших значений, что ведет к «разносу» двигателя. Поэтому пуск и работа двигателя без нагрузки или с нагрузкой менее 25% от номинальной недопустимы.
При небольших
нагрузках
,
когда магнитная цепь машины не насыщена
(
),
электромагнитный момент
пропорционален квадрату тока якоря
.
В силу этого двигатель последовательного возбуждения имеет большой пусковой момент и хорошо справляется с тяжелыми условиями пуска.
С увеличением нагрузки магнитная цепь машины насыщается, и пропорциональность между и нарушается. При насыщении магнитной цепи поток практически постоянен, поэтому момент становится прямо пропорциональным току якоря.
С ростом момента нагрузки на валу ток двигателя и магнитный поток увеличиваются, а частота вращения уменьшается по закону, близкому к гиперболическому, что видно из уравнения (6).
П
ри
значительных нагрузках, когда магнитная
цепь машины насыщается, магнитный поток
практически остается неизменным, и
естественная механическая характеристика
становится почти прямолинейной (рис.12,
кривая 1). Такая механическая характеристика
называется мягкой.
При введении пуско-регулировочного реостата в цепь якоря механическая характеристика смещается в область меньших скоростей (рис.12, кривая 2) и называется искусственной реостатной характеристикой.
Рис. 12
Регулирование
частоты вращения двигателя последовательного
возбуждения возможно тремя способами:
изменением напряжения на якоре,
сопротивления цепи якоря и магнитного
потока. При этом регулирование частоты
вращения изменением сопротивления цепи
якоря производится так же, как и в
двигателе параллельного возбуждения.
Для регулирования частоты вращения
изменением магнитного потока
параллельно обмотке возбуждения
подключается реостат
(см. рис. 11),
тогда
;
откуда
.
(8)
При уменьшении сопротивления реостата его ток увеличивается, а ток возбуждения уменьшается по формуле (8). Это приводит к уменьшению магнитного потока и росту частоты вращения (см. формулу 6).
Уменьшение сопротивления реостата сопровождается уменьшением тока возбуждения, а значит, уменьшением магнитного потока и ростом частоты вращения. Механическая характеристика, соответствующая ослабленному магнитному потоку, изображена на рис. 12, кривая 3.
Рис. 13
На рис. 13 представлены рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения.
Пунктирные части характеристик относятся к тем нагрузкам, при которых не может быть допущена работа двигателя вследствие большой частоты вращения.
Двигатели постоянного тока с последовательным возбуждением применяются как тяговые на железнодорожном транспорте (электропоезда), в городском электрическом транспорте (трамваи, поезда метро) и в подъемно-транспортных механизмах.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 8