Содержание материала

Механические характеристики электродвигателя последовательного возбуждения. Схема включения в сеть электродвигателя последовательного возбуждения приведена на рис. 3-32, а. Так как обмотка возбуждения этих электродвигателей соединена последовательно с обмоткой якоря, то магнитный поток электродвигателя в пределах до насыщения зависит от тока нагрузки. Эта зависимость определяется кривой намагничивания машины. Для случая ненасыщенной магнитной системы электродвигателя зависимость магнитного потока от тока нагрузки может быть выражена в виде линейной функции
(3-39) где с — коэффициент пропорциональности.
Выведенное ранее уравнение для электродвигателя независимого возбуждения (3-27) примет в этом случае следующий вид:
(3-40)
т. е. гиперболическую зависимость, где А и В — постоянные величины.
Момент электродвигателя последовательного возбуждения при принятом условии (3-39) пропорционален квадрату тока:

откуда
(3,-41)
Заменяя ток I в уравнении (3-40) его значением из (3-41), получим выражение механической характеристики электродвигателя последовательного возбуждения (для ненасыщенной машины):
(3-42)

Как видим, данное выражение представляет собой гиперболическую зависимость, где D и В — постоянные величины.
В практических расчетах естественная характеристика последовательного электродвигателя строится по данным каталога, где приводятся типовые зависимости М, выраженные в процентах. На рис. 3-32, б приведена естественная механическая характеристика последовательного электродвигателя. Характеристика сохраняет гиперболическую зависимость только при малых нагрузках, а в остальной своей части она приближается к прямолинейной, что связано с насыщением магнитной системы машины.

Рис. 3-32. Схема включения (а) и естественная механическая характеристика (б) электродвигателя последовательного возбуждения.

Механические характеристики электродвигателя последовательного возбуждения мягкие: скорость заметно падает с увеличением нагрузки. При малых нагрузках скорость резко повышается, что создает опасность «разноса» электродвигателя, т. е. разрушения бандажей, обмотки и коллектора. Поэтому электродвигатели последовательного возбуждения не применяются для привода механизмов, имеющих холостой ход или снижение нагрузки до малых значений. По этой же причине нельзя сочленять электродвигатель с рабочей машиной при помощи ременной или другой подобной передачи.
Основным преимуществом электродвигателей последовательного возбуждения является их способность развивать значительный вращающий момент при относительно небольшом токе, что делает их ценными для использования в электрифицированном транспорте, специальных подъемных установках, экскаваторах, работа которых связана с преодолением больших перегрузок.
Механические характеристики электродвигателя последовательного возбуждения в тормозных режимах. Электродвигатели последовательного возбуждения могут работать только в двух тормозных режимах: противовключения и динамическом. Рекуперативное торможение здесь получить нельзя, так как э.д.с. электродвигателя не может быть больше напряжения сети.

Динамическое торможение осуществляется обычно при независимом возбуждении, поэтому характеристики этого режима аналогичны динамическому торможению электродвигателя параллельного возбуждения.

  Торможение противовключением используется главным образом в подъемных установках, когда электродвигатель включен на подъем, но под действием тяжелого груза вращается в противоположную сторону, т. е. в сторону спуска груза. Режим противовключения можно также получить, если во время работы электродвигателя изменить полярность напряжения на его якоре.
Регулирование скорости электродвигателей последовательного возбуждения. Возможны три основных способа регулирования скорости: изменением сопротивления якорной цепи, изменением магнитного потока и изменением подводимого напряжения.

Рис. 3-33. Механические характеристики двигателя последовательного возбуждения при различных способах регулирования скорости вращения:
1 — шунтирование обмотки возбуждения; 2 — естественная характеристика; 3 — реостатные характеристики.
Рис. 3-34. Схема регулирования скорости вращения электродвигателя последовательного возбуждения шунтированием обмотки возбуждения.

Регулирование скорости изменением сопротивления якорной цепи осуществляется включением последовательно в якорную цепь добавочного сопротивления. Семейство искусственных механических характеристик при регулировании скорости по этому способу представлено на рис. 3-33. При этом регулирование возможно только «вниз», характеристики получаются еще мягче и возникают значительные потери энергии, пропорциональные снижению скорости. Этот способ, несмотря на существенные недостатки, находит широкое применение в крановых и тяговых установках, где электродвигатель работает периодически.

Регулирование скорости изменением магнитного потока можно получить путем шунтирования обмотки возбуждения электродвигателя (рис. 3-34). При этом часть тока, протекающего по якорю, ответвляется в шунтирующий реостат Rш, вследствие чего величина потока возбуждения уменьшается и скорость электродвигатели возрастает. Получаемые искусственные характеристики электродвигателя располагаются выше естественной (рис. 3-33).
Приведенный способ регулирования используется в электротепловозах ЭД-16 и ЭД-18, в электровозах П-КО-1, которые применяются в тяговых установках торфотранспорта.

Регулирование скорости изменением величины подводимого напряжения широко используется в приводах, где два электродвигателя одинаковой мощности работают на один общий вал. Регулирование осуществляется последовательно-параллельным включением электродвигателей. При последовательном включении на каждый электродвигатель приходится половина напряжения, что соответствует снижению скорости вдвое. При переходе на параллельное соединение каждый электродвигатель оказывается включенным на полное напряжение и скорость возрастает вдвое. Для получения промежуточных скоростей регулирования в цепь якоря каждого электродвигателя может быть введено добавочное сопротивление. 


Рис. 3-35. Схема включения (а) и механические характеристики (б) электродвигателя смешанного возбуждения.

Этот способ широко используется в электрифицированном транспорте. Он находит также применение в тяговых установках торфопредприятий, например в схеме управления электровозом П-КО-1.
Пуск электродвигателей последовательного возбуждения. Применяются следующие способы пуска: непосредственным включением в сеть, изменением сопротивления в цепи якоря, ступенчатым изменением напряжения.
Пуск непосредственным включением в сеть ограничивается электродвигателями очень малой мощности, так как сопротивления обмоток электродвигателей относительно велики и пусковые токи не выходят за пределы допускаемых.
Пуск изменением сопротивления в цепи якоря осуществляется аналогично пуску изменением сопротивления для электродвигателя параллельного возбуждения.
Пуск ступенчатым изменением напряжения применяется в сочетании с системой регулирования скорости, например в тяговых установках при последовательном и параллельном соединении электродвигателей.