Характеристики и режимы при последовательном возбуждении

В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели с последовательным возбуждением, когда специально выполненная обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря (рис. 3.4).

Для двигателя последовательного возбуждения, как и для других двигателей постоянного тока, при питании якоря от источника напряжения справедливы уравнения (3.4) и (3.5), однако если для двигателя независимого возбуждения поток не зависит от тока нагрузки, то для двигателя последовательного возбуждения поток является функцией тока нагрузки.

Зависимость — характеристика намагничивания — не имеет

простого аналитического выражения, ее примерный вид изображен на рис. 3.5.

В первом приближении зависимость между скоростью двигателя и развиваемым им моментом в установившемся режиме можно найти в предположении, что поток возбуждения и ток в якоре двигателя связаны между собой линейной зависимостью (штриховая линия на рис. 3.5):

где — коэффициент пропорциональности.

Тогда

где — конструктивная постоянная двигателя, а поскольку

то

Таким образом, при сделанном допущении механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения изображается гиперболой (рис. 3.6); одной из ее асимптот является ось ординат, а другой — прямая, параллельная оси абсцисс,

Жесткость механической характеристики двигателя последо-

вательного возбуждения переменна и возрастает с увеличением нагрузки.

Полученные уравнения дают лишь общее представление о характеристиках электропривода с двигателем последовательного возбуждения, так как в действительности магнитная система машины насыщена и кривая намагничивания весьма далека от прямой. Поэтому в практических целях обычно пользуются универсальными характеристиками для серии

машин (рис. 3.7), построенными в относительных величинах

— номинальные величины двигателя,

Электропривод с двигателем последовательного возбуждения при может работать в тех же энергетических режимах, что и привод

с двигателем независимого возбуждения, за исключением режима идеального холостого хода и генераторного режима параллельно с сетью (рекуперативное торможение), поскольку при нагрузке, стремящейся к нулю, к нулю стремится и магнитный поток, ось — асимптота механической характеристики.

Некоторые особенности при последовательном возбуждении имеет режим динамического торможения. Если якорь вращающейся машины отключить от источника напряжения и замкнуть на внешний резистор (рис. 3.8, схема слева), то под действием потока остаточного магнетизма в проводниках якоря возникнет некоторая ЭДС которая вызовет в замкнутой цепи ток. Этот ток, протекая по обмотке возбуждения в обратном против исходного направлении, размагнитит машину и тормозного момента создано не будет.

Для того чтобы получить тормозной момент, ток, созданный должен протекать в том же, что и раньше, направлении, усиливая магнитный поток, т.е. создавая самовозбуждение. Это условие выполнится, если при переходе на режим торможения переключить обмотку возбуждения, как показано на рис. 3.8, схема справа.

Ток, создаваемый увеличивающейся ЭДС, изменит знак, момент будет направлен против движения, т.е. станет тормозным.

Работа машины постоянного тока с самовозбуждением возможна лишь при определенных условиях, а именно при таких значениях скорости и сопротивления цепи якоря, чтобы имело место равенство

Существованию этого равенства отвечает наличие точки пересечения кривых (при данной скорости) и прямой рис. 3.9, а. Очевидно, что чем больше R, тем при большей скорости произойдет самовозбуждение машины.

.

Наименьшая скорость, при которой машина может самовозбуждаться, будет при добавочном сопротивлении т.е. при замкнутой накорот-

ко якорной цепи машины.

Построение механической характеристики в режиме динамического торможения при самовозбуждении можно произвести, исходя из уравнения баланса мощностей.

Мощность, развиваемая двигателем в режиме динамического торможения, целиком рассеивается в сопротивлениях якорного контура, т.е.

откуда

Зная и задаваясь током по универсальной характеристике определяют соответствующий этому току момент вычисляют скорость и т.д. Характер зависимости в тормозном режиме при самовозбуждении

изображен на рис. 3.9, б.

В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели смешанного возбуждения, имеющие две обмотки возбуждения, одна из которых включена последовательно в якорную цепь, а другая имеет независимое питание.