Механические характеристики двигателей с последовательным возбуждением.

В ДПТ с последовательным возбуждением поток возбуждения создаётся током якоря машины, для чего обмотка возбуждения и якорь двигателя включаются последовательно относительно источника питания, как показано на схеме рис. 6.13.

Рис. 6.13

Обычно при токах магнитная цепь машины не насыщена и поток возбуждения пропорционален току возбуждения

.

При больших токах якоря магнитная цепь машины насыщена, и поток возбуждения можно считать постоянным.

Подставив в уравнение ,

где , а - сопротивление обмотки возбуждения, значение , получим

.

Зная, что , получим

,

где – постоянные.

Поскольку в установившемся режиме , то

и уравнение механической характеристики ДПТ с последовательным возбуждением в диапазоне нагрузок принимает вид

которому соответствует гиперболическая кривая, приведённая на рис. 6.14.

Рис. 6.14

Способность двигателей последовательного возбуждения развивать большой электромагнитный момент, пропорциональный квадрату тока якоря, обеспечивает этим двигателям хорошие пусковые свойства, т. е. большой пусковой момент при сравнительно малом токе якоря. Поэтому такие двигатели применяют в грузоподъёмных и тяговых приводах. Следует обратить внимание на недопустимость работы электродвигателей с последовательным возбуждением в режиме холостого хода или с нагрузкой, менее 25% от номинальной – это приводит к разносу двигателя.

3)4) Под вопросом.

Механические и электромеханические характеристики ДПТ.

Важнейшей характеристикой двигателя является механическая n(M). Она показывает, как зависит частота вращения двигателя от развиваемого момента. Если к обмоткам двигателя подведены номинальные напряжения и отсутствуют дополнительные резисторы в его цепях, то двигатель имеет механическую характеристику, называемую естественной. На естественной характеристике находится точка, соответствующая номинальным данным двигателя (М_н,  Р_я и т.д.). Если же напряжение на обмотке якоря меньше номинального, либо I_в < I_вн,  то двигатель будет иметь различные искусственные механические характеристики. На этих характеристиках двигатель работает при пуске, торможении, реверсе и регулировании частоты вращения.

Преобразовав выражение относительно частоты вращения где r_Я - сопротивление якоря, получим уравнение электромеханической характеристики  n(I_я):

  (7)

После замены в уравнении (7) тока I_я согласно формуле , где К_М - коэффициент, зависящий от конструктивных параметров машины; Ф - магнитный поток одного полюса; I_Я - ток якоря, получим уравнение механической характеристики  n(М):

  (8)

При Ф = соnst, электромеханическая n(I_я) и механическая n(М) характеристики двигателя параллельного возбуждения представляют собой прямые линии. Так как за счет реакции якоря магнитный поток немного изменяется, то характеристики в действительности несколько отличаются от прямых.

При работе вхолостую (М = 0) двигатель имеет частоту вращения холостого хода, определяемую первым членом уравнения (8). С увеличением нагрузки n уменьшается. Как следует из уравнения (8), это объясняется наличием сопротивления якоря r_я.

П оскольку r_я не велико, частота вращения двигателя при увеличении момента изменяется мало, и двигатель имеет жесткую естественную механическую характеристику (рис.4, характеристика 1).

Из уравнения (8) следует, что регулировать частоту вращения при заданной постоянной нагрузке (М = const) можно тремя способами:

а)  изменением сопротивления цепи якоря;

б)  изменением магнитного потока двигателя;

в)  изменением напряжения на зажимах якоря.