Д) Двигатель со смешанным возбуждением

Схема двигателя со смешанным возбуждением представлена на рис. 5-66. Обычно последовательная обмотка включается согласно с параллельной таким образом, чтобы ее н.с. складывалась с н.с. параллельной обмотки В этом случае скорость вращения двигателя при увеличении нагрузки будет более резко падать, чем у двигателя с параллельным возбуждением и менее резко, чем у двигателя с последовательным возбуждением.

Рис. 5-66. Двигатель со смешанным возбуждением.

Двигатели с параллельным возбуждением, имеющие возрастающую скоростную характеристику (пунктирная кривая на рис. 5-58), не могут работать устойчиво, поэтому они снабжаются последовательной обмоткой с небольшим числом витков, действующей согласно с параллельной обмоткой.

Число ее витков рассчитывается таким образом, чтобы получилась падающая скоростная характеристика, при которой работа двигателя становится устойчивой. Такая последовательная обмотка называется стабилизирующей.

5-11. Параллельная работа генераторов

К параллельной работе генераторов постоянного тока приходится обращаться, например, при необходимости увеличения мощности станции, вырабатывающей постоянный ток.

Рассмотрим параллельную работу генераторов с параллельным возбуждением, как наиболее часто встречающихся.

На рис. 5-67 представлена соответствующая схема. Пусть генератор Г₁ приключен к общим шинам и несет некоторую нагрузку; требуется включить на параллельную работу с ним второй генератор Г₂. Для этого нужно установить напряжение на его зажимах равным напряжению на общих шинах, что достигается регулированием тока возбуждения (в редких случаях регулированием скорости вращения). Перед тем как включить однополюсный рубильник Р, необходимо проверить соответствие полярностей шин и зажимов приключаемого генератора, что делается при помощи вольтметра V₁. Только в том случае, когда вольтметр V₁ покажет нуль, можно включить однополюсный рубильник Р. После этого генератор Г₂ будет включен на параллельную работу с генератором Г₁. Однако он не отдает и не потребляет тока, так как его э.д.с. E и напряжение на шинах взаимно уравновешены.

Рис. 5-67. Параллельная работа генераторов с параллельным возбуждением.

Для того чтобы перевести часть нагрузки с генератора Г₁ на генератор Г₂, сохраняя при этом напряжение U на шинах постоянным, нужно изменить токи возбуждения обоих генераторов: у генератора Г₁ ток возбуждения нужно уменьшить, а у генератора Г₂ — увеличить. При этом согласно уравнению

изменятся токи и мощности, отдаваемые генераторами в сеть. Первичные двигатели сохраняют постоянную или почти постоянную скорость вращения, что достигается путем применения специальных регуляторов скорости, действующих обычно автоматически. При увеличении нагрузки генератора возрастает тормозящий момент, оказываемый им первичному двигателю, вследствие чего агрегат, состоящий из генератора и первичного двигателя, замедлит вращение. Но при этом подействует регулятор скорости, что вызовет приток рабочего вещества (воды, пара, горючего), поступающего в первичный двигатель, и последний снова будет вращаться со скоростью, равной (или почти равной) начальной скорости. Двигатель будет развивать мощность в соответствии с мощностью, отдаваемой генератором в сеть.

При уменьшении нагрузки генератора соответственно уменьшится мощность, развиваемая первичным двигателем.

Из предыдущего уравнения для тока якоря мы видим, что уменьшение Е_а будет вызывать уменьшение I_a. Если сделать E_a = U, то ток I_a будет равен нулю. Если дальше уменьшить Е_а, то ток в якоре изменит свое направление. Машина перейдет на работу двигателем, причем создаваемый ею электромагнитный момент будет теперь направлен в обратную сторону по отношению к тому же моменту при работе машины генератором. Следовательно, направление вращения машины не изменится.

В обычных условиях переход машины от работы генератором к работе двигателем недопустим, так как это может вредно отразиться на работе первичного двигателя. Поэтому параллельно работающие генераторы снабжаются автоматическим аппаратом, отключающим генератор при изменении направления тока.

Общая нагрузка при параллельной работе генераторов будет распределяться пропорционально их номинальным мощностям только в том случае, если их внешние характеристики, построенные с учетом изменения скорости вращения первичных двигателей в зависимости от относительного значения тока I/I_н, будут одинаковы.

При параллельной работе генераторов со смешанным возбуждением, имеющих согласное включение обмоток возбуждения, схема должна быть выполнена, как показано на рис. 5-68. Здесь необходим уравнительный провод a—b, так как при его отсутствии работа будет неустойчивой: будет наблюдаться случайное перераспределение нагрузки между генераторами. Действительно, начальная часть внешней характеристики а на рис. 5-55 показывает, что случайное увеличение э.д.с. одного из генераторов (например, вследствие возрастания скорости вращения) и, следовательно, увеличение его тока приводят к еще большему увеличению э.д.с. и тока до тех пор, пока скорость вращения первичного двигателя из-за перегрузки, а поэтому и э.д.с. генератора не снизятся настолько, что процесс нарастания тока прекратится. Ток другого генератора будет уменьшаться, и машина может даже перейти на работу двигателем.

Рис. 5-68. Параллельная работа генераторов со смешанным возбуждением.

5-12. Специальные машины постоянного тока

Здесь рассматриваются специальные машины постоянного тока, имеющие наиболее важное значение в теоретическом и практическом отношениях. По схемам соединений их обмоток, а иногда и по конструкции они отличаются от нормальных машин. Большинство же машин постоянного тока, используемых для специальных целей, от нормальных машин не отличаются.