Механическая характеристика двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением

В судовых электроприводах двигатели с последовательным возбуждением не используют, поэтому лишь кратко рассмотрим их электромеханические свойства.

У этих двигателей обмотка якоря и обмотка возбуждения соединены последователь

но, поэтому ток якоря I равен току возбуждения I , т.е. I = I ( рис. 3.14 ).

Поэтому при изменении нагрузки на валу будет изменяться как ток якоря, так и ток возбуждения, а значит, и магнитный поток полюсов. Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем больше ток якоря, ток возбуждения и магнитный поток, и наоборот.

Значит, электромагнитный момент двигателя

М = kI Ф= k I f (I ) ( 1 )

прямо пропорционален току якоря и магнитному потоку.

Сам же магнитный поток связан с током возбуждения через кривую намагничива-

ния – чем больше ток последовательной обмотки возбуждения, тем больше магнитный по-

ток, вплоть до зоны насыщения полюсов, в которой изменения тока не приводит к измене-

нию магнитного потока.

Описать уравнением кривую намагничивания довольно сложно, поэтому в теории электропривода эту задачу упрощают, а именно: считают, что двигатель работает на на-

чальном, прямолинейном, участке характеристики намагничивания,

На этом участке между током возбуждения и магнитным потоком существует прямо пропорциональная связь, т.е.

= α = const, или Ф = α I ( 2 ).

С учетом (2 ) электромагнитный момент двигателя

М = kI Ф= kI α I = k α I ( 3 ),

т.е. электромагнитный момент двигателя пропорционален квадрату тока якоря.

.

Подставив ( 2 ) и (3) в уравнение естественной механической характеристики

ω = - ,

получим

. ω = - = - = - ω , ( 4 )

где А = = const, ω = = const/

График механической характеристики двигателя, построенный на основании уравнения (4 ), изображен на рис. 3.14, б ).

Из уравнения (4) и графика на рис.3.14, б видно, что меха­ническая характеристика двигателя мягкая и выражается гипербо­лической кривой.

Рис. 3.14. Схема включения ( а ) и механическая характеристика ( б ) двигателя с последовательным возбуждением

Как следует из графика механической характеристики, увеличение нагрузки вызы-

вает быстрое затормаживание двигателя, и движу­щиеся по инерции маховые массы элек-

тромеханической системы отдают на вал запасенную кинетическую энергию, что ограни-

чи­вает броски тока и мощности, потребляемой двигателем из сети.

При малых нагрузках двигатель автоматически увеличивает ско­рость, обеспечивая высокую производительность исполнитель­ного механизма.

Это делает целесообразным использование дви­гателей с последовательным возбуж

дением в электроприводах электрифицированного транспорта, работающего с резко изме-

няющейся нагрузкой.

Однако при уменьшении нагрузки на валу до 10% номинальной угловая скорость двигателя резко возрастает, двигатель идет «вразнос».

Во избежание разноса, двигатель нельзя оставлять без механической нагрузки на валу. В электроприводах троллейбусов вал двигателя последовательного возбуждения постоянно соединен с колесами через редуктор, т.е. на валу двигателя постоянно присут-

ствует момент, созданный весом салона и пассажиров.

Следует иметь в виду, что при практическом расчете и проек­тировании электропри

вода необходимо учитывать насыщение ма­гнитной системы двигателя, для чего использу-

ют универсальные характеристики ω (I) и М (I), снятые эксперименталь­ным путем в лабо-

раториях завода-изготовителя.