7.4. Схемы шунтирования якоря двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

Для маломощных двигателей с последовательным возбуж­дением применима потенциометрическая схема регулирования напряжения, приложенного к силовой цепи двигателя, ана­логичная рассмотренной на рис. 7.4, а.Механические харак­теристики в этой схеме подобны характеристикам двигате­ля с последовательным возбуждением при различных на­пряжениях, но с увеличенным и изменяющимся от характе­ристики к характеристике суммарным сопротивлением якор­ной цепи.

Более благоприятная форма регулировочных механических характеристик получается в схеме шунтирования якоря, пред­ставленной на рис. 7.6, а.В этой схеме сопротивление шун­тирует только обмотку якоря двигателя, а обмотка возбужде­ния включается последовательно в цепь добавочного сопро­тивленияRдоб. Как следствие, по сравнению с потенциометрической схемой здесь кроме снижения подведенного к цепи якоря двигателя напряжения достигается также эффект уве­личения тока возбуждения за счет тока, протекающего поR_Ш. Благодаря последнему ток возбуждения при идеальном хо­лостом ходеIя =0 и неpaвен нулю:

где α'_Ш=R_Ш/(Rш +Rдоб +Rв), а скорость идеального холостого хода имеет ограниченное значение:

Рис. 7.6. Схема шунтирования якоря двигателя с последовательным возбуждением (а) и соответствующие ей электромеханические (б) и механические(в)характеристики приR_Ш=const,R_ДОБ=var

При ω> ω_0Шдвигатель переходит в генераторный режим, в котором поступающая с вала механическая энергия пре­образуется в электрическую и теряется в виде теплоты в сопротивленияхR_Яи Ящ. Двигатель работает генерато­ром параллельно с сетью на сопротивлениеR_Ш,и увели­чение напряжения наR_Шпо мере роста скорости дви­гателя вызывает постепенное уменьшение потребляемого из сети тока, т. е. тока возбуждения. ПриI_ШR_Ш→U_С I_В→ 0, а скорость двигателя неограниченно возрастает. Поэтому в об­ласти генераторного режима электромеханическая характери­стика по мере роста скорости асимптотически приближается к прямой:i_Я=I_K2=-U_C/R_Ш. Так как при этом поток стре­мится к нулю, момент двигателя в генераторном режиме вна­чале возрастает, достигает максимума и в дальнейшем приω→∞ Μ=kФIя → 0, т. е. механическая характерно гика асимп­тотически приближается к оси ординат слева.

Электромеханические и механические характеристики в схе­ме шунтирования якоря двигателя с последовательным возбуждением на рис. 7.6, б и вприведены для случая, когдаR_Ш=const.R_ДОБ==var. Благодаря ограниченной скорости иде­ального холостого хода эти характеристики создают более благоприятные условия для регулирования скорости, чем ха­рактеристики в потенциометрической схеме.

Регулирование R_ШприRдоб=constдает семейство харак­теристик, приведенное на рис. 7.7,аи6.Аналогично потенциометрической схеме все эти характеристики пересекаются в одной точке, соответствующей I_K1(М_К1) и ω_К1в которой падение напряжения в якоре уравновешивается его ЭДС. Эта точка определяется пересечением реостатной характеристики, соответствующейRдоб приR_Ш=∞, и характеристики динамического торможения с независимым возбуждением приR_Ш=0 и Φ=Φ₁=const. где Φ₁=f(I_B1)=f[U_С/(R_В+Rдоб)].

Рнс.7.7. Характеристики в схеме рис. 7.6априRдоб=const,Rш=var

В схеме шунтирования якоря (см. рис. 7.6, ) при оп­ределении допустимой нагрузки на регулировочных характе­ристиках необходимо учитывать, что в двигательном режиме Iв >Iя. Это вынуждает в качестве критерия допустимой на­грузки при постоянной теплоотдаче принимать номинальный ток обмотки возбужденияIдоп =Iв,ном =Iном, что обеспечивает регулирование при потоке, равном номинальному, но требует по мере снижения скорости уменьшения момента Мдоп < Мном таким образом, чтобы выполнялось условиеIя,доп=Iном –Iш.

В заключение отметим, что использование для регули­рования напряжения резисторов является весьма простым и дешевым техническим решением, однако следует иметь в виду, что этот способ регулирования сопровождается значительными потерями в сопротивлениях Rш иR_ДОБ.Эти потери возрастают с уменьшением внутреннего сопротивле­ния потенциометра и соответствующим увеличением получа­емой жесткости характеристик. Поэтому по потерям энергии при регулировании потенциометрические схемы еще менее эко­номичны, чем реостатное регулирование.