8. Характеристики генератора постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения.
Характеристика генератора последовательного возбуждения:
Рис.
5.7 
Внешняя характеристика (рис.5.7)
Первоначально, с ростом тока нагрузки увеличивается ток возбуждения, а, следовательно, и магнитный поток, создаваемый обмотками возбуждения, что приводит к росту ЭДС и увеличению выходного напряжения:
IВ = IНАГР↑ → Ф↑ → Е↑ → U↑.
Но затем наступает насыщение и усиливается размагничивающее действие тока якоря, что приводит к уменьшению выходного напряжения.
Характеристика генератора смешанного возбуждения:
Рис.
5.8 
Внешняя характеристика (рис.5.8)
Изменяя параметры последовательной и параллельной обмоток возбуждения, можно добиться получения различного вида характеристик.
Генератор смешанного возбуждения самовозбуждается так же, как и генератор параллельного возбуждения и их характеристики холостого хода аналогичны. В этом генераторе имеются две обмотки возбуждения: основная (параллельная) и вспомогательная (последовательная). Согласное включение двух обмоток позволяет получить приблизительно постоянное напряжение генератора при изменении нагрузки.
Внешнюю характеристику генератора (рис.6-11) в первом приближении можно представить в виде суммы характеристик, создаваемых каждой из обмоток возбуждения. При включении одной параллельной обмотки, по которой проходит ток возбуждения Iв1, напряжение генератора U постепенно уменьшается с увеличением тока нагрузки Iн (кривая 1). При включении одной последовательной обмотки, по которой проходит ток возбуждения Iв2 = Iн, напряжение возрастает с увеличением тока Iн (кривая 2).
Подбирая число витков последовательной обмотки так, чтобы при номинальной нагрузке создаваемое ею напряжение ΔUпосл компенсировало суммарное падение напряжения ΔU при работе машины с одной только параллельной обмоткой, можно добиться, чтобы напряжение U при изменении тока нагрузки от нуля до Iном оставалось почти неизменным (кривая 3). Практически оно изменяется в пределах 2...3%. Увеличивая число витков последовательной обмотки, можно получить характеристику, при которой напряжение UHOM > Uo (кривая 4); такая характеристика обеспечивает компенсацию падения напряжения не только во внутреннем сопротивлении ΣRa генератора, но и в линии, соединяющей его с нагрузкой. Если последовательную обмотку включить так, чтобы МДС была направлена против МДС параллельной обмотки (встречное включение), то внешняя характеристика генератора при большом числе витков последовательной обмотки будет крутопадающей (кривая 5). Встречное включение последовательной и параллельной обмоток возбуждения применяют в сварочных генераторах и других специальных машинах, где требуется ограничить ток короткого замыкания.
Механические и скоростные характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения. Естественные и искусственные характеристики.
Механическая характеристика двигателя при неизменных параметрах U, R и Ф представляется прямой линией 1 (рис. 4.2).
Н
а
холостом ходу (М = 0) двигатель вращается
с частотой вращения w0. По мере увеличения
момента нагрузки частота вращения
снижается, номинальному моменту нагрузки
МН соответствует номинальная частота
вращения w0. Изменение величины питающего
напряжения вызывает пропорциональное
уменьшение частот вращения во всех
режимах работы. При этом жесткость
механической характеристики b сохраняется,
так как его величина, согласно (4.5б),
определяется сопротивлением якорной
цепи, конструктивным коэффициентом и
магнитным потоком машины.
Согласно (4.5), путем изменения величины питающего напряжения U от нуля до номинального значения (например, при помощи управляемого тиристорного выпрямителя), можно изменять частоту вращения вала в широких пределах, что подтверждается рис. 4.2 (характеристиками 2). При этом диапазон плавного и экономичного регулирования частоты вращения – глубина регулирования – находится по формуле D= wmax/ wmin
где wmax, wmin – максимально и минимально возможные частоты вращения при данном способе регулирования.
Практически значение глубины регулирования достигает 10…100 тыс. Столь большой диапазон регулирования позволяет исключить или значительно упростить механическую трансмиссию.
Вторым способом регулирования частоты вращения двигателя является изменение сопротивления якорных цепей – путём включения последовательно в цепь якоря регулировочного резистора RР1 (рис. 4.1). В этом случае, согласно (4.5), при увеличении сопротивления жесткость характеристики машины уменьшается (рис. 4.2, линии 3). Как видно из рис. 4.2, частота вращения машины при идеальном холостом ходе: М = 0 не изменяется, а с ростом момента нагрузки частота вращения снижается значительно (β уменьшается). Данный способ регулирования позволяет изменять частоту вращения в значительном диапазоне, однако вследствие значительных потерь мощности в регулировочном резисторе резко снижается кпд привода:
Скоростная характеристика двигателей с независимым и параллельным возбуждением – это зависимость n = f ( Iя ) при U = const и Iе = const, где
n - скорость
Iя - ток якоря
Iе - ток возбуждения.
Рис.8.5.4. Скоростная характеристика.
Изменение скорости вращения может происходить за счёт изменения нагрузки и магнитного потока. Увеличение тока нагрузки незначительно изменяет внутреннее падение напряжения из-за малого сопротивления цепи якоря и поэтому лишь незначительно уменьшает скорость вращения двигателя. Что же касается магнитного потока, то вследствие реакции якоря при увеличении тока нагрузки он несколько уменьшается, что приводит к незначительному увеличению скорости двигателя. Таким образом, скорость вращения двигателя с параллельным возбуждением изменяется очень мало. Скорость вращения двигателя определяется формулой:
n = (U – IяRя) / c∙Φ, где
c – коэффициент, зависящий от устройства машины.
Скорость вращения двигателя с независимым возбуждением можно регулировать либо изменением сопротивления в цепи якоря, либо изменением магнитного потока. Следует отметить, что чрезмерное уменьшение тока возбуждения и, особенно, случайный обрыв этой цепи очень опасны для двигателей с параллельным и независимым возбуждением, т.к. ток в якоре может возрасти до недопустимо больших значений. При небольшой нагрузке (или на холостом ходу) скорость может настолько возрасти, что станет опасной для целостности двигателя.