Файл: Лекции для курсов Электрические машины и аппараты.docx

I – ток нагрузки; I_я– ток якоря; I_вш– ток параллельной обмотки возбуждения

I_вс– ток последовательной обмотки возбуждения

Так как генератор смешанного возбуждения имеет параллельную и последовательную обмотки возбуждения (рис. 16.1), то он совмещает в себе свойства генераторов обоих типов. Поток возбуждения создается в основном параллельной обмоткой, а последовательную обмотку включают согласно с параллельной, (чтобы намагничивающие силы обмоток складывались).

Свойства генератора зависят от соотношения намагничивающих сил этих обмоток. При подключении нагрузки в цепи якоря появляется ток, и возбуждение генератора осуществляется одновременно действием намагничивающих сил параллельной и последовательной обмоток.

Внешняя характеристика генератора со смешанным возбуждением.

Форма внешней характеристики генератора смешанного возбуждения (рис. 16.2) зависит

от соотношения витков обмоток возбуждения.

Рис.16.2. Внешняя характеристика генератора со смешанным возбуждением.
При соответствующем подборе витков обмотки последовательного возбуждения ее намагничивающая сила может компенсировать падение напряжения генератора и действие реакции якоря, а напряжение на зажимах генератора при изменении нагрузки остается почти неизменным (кривая 1).

Чтобы иметь возможность поддерживать постоянное напряжение на зажимах потребителя (в конце линии), нужно скомпенсировать падение напряжения в проводах линии. В этом случае усиливают последовательную обмотку возбуждения так, чтобы внешняя характеристика имела вид кривоÐ

Характеристики двигателей постоянного тока

Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения

Зависимость скорости вращения n, тока якоря I_я, вращающего момента М и коэффициента полезного действия  от полезной мощности Р₂на валу двигателя при постоянном напряжении цепей якоря и возбуждения (I_B=const) называется рабочими характеристиками двигателя.

Рис.18.2. Рабочие характеристики двигателя параллельного возбуждения
Так как с увеличением полезной мощности вращающий момент возрастает, скорость вращения двигателя уменьшается.

С увеличением вращающего момента увеличивается пропорциональный ему ток якоря.

Наибольший к.п.д. достигается при нагрузках, несколько меньших номинальной.

Регулирование скорости вращения двигателя постоянного тока параллельного возбуждения.

Скорость вращения двигателя определяется формулой:

Полученная формула позволяет решить задачу регулирования скорости вращения двигателя. Так как сопротивление обмотки якоря имеет малую величину, то падение напряжения на активном сопротивлении якоря I_яR_я невелико по сравнению с напряжением сети.

Поэтому в формуле членом I_яR_я можно пренебречь.

Т

огда

Отсюда видно, что существует два способа плавного изменения скорости вращения двигателя в широких пределах:

изменение напряжения U, подведенного к якорю двигателя;
изменение магнитного потока возбуждения Ф (тока возбуждения I_B).

На рис.18.1. показано возможное включение регулировочных реостатов в схему двигателя.

При увеличении сопротивления

R₂ , при постоянном напряжении сети U, уменьшается напряжение, подведенное к якорю, и следовательно, скорость вращения двигателя.

С увеличением сопротивления R₁ уменьшается ток возбуждения и магнитный поток возбуждения, а, следовательно, увеличивается скорость вращения двигателя.

Второй способ регулирования скорости вращения двигателя предпочтительнее, так как он связан с меньшими потерями мощности: ток возбуждения в десятки раз меньше тока якоря, а потери пропорциональны квадрату тока. Однако при необходимости изменять скорость вращения двигателя в очень широких пределах одновременно используют оба способа.

Возможность плавного и экономичного регулирования скорости вращения в широких пределах является важнейшим достоинством двигателей постоянного тока.

Свойства двигателя постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения.

Обмотка возбуждения двигателя включена последовательно с якорем, поэтому магнитный поток двигателя изменяется вместе с изменением нагрузки.Так как ток, потребляемый двигателем, достаточно велик, обмотка возбуждения имеет небольшое число витков.

Рис.19.1. Схема двигателя последовательного возбуждения.

Работа двигателя последовательного возбуждения

Из- за последовательного включения обмоток якоря и возбуждения (рис.19.1.), магнитный поток Ф пропорционален току I, и в формуле

следует считать

где k - постоянный коэффициент. Если принять k=1, то тогда

Вращающий момент двигателя последовательного возбуждения пропорционален квадрату тока, потребляемого двигателем.

Скорость вращения двигателя последовательного возбуждения определяется формулой

Отсюда видно, что для двигателей последовательного возбуждения опасен режим холостого хода, т.к. при уменьшении момента на валу до нуля, скорость вращения неограниченно увеличивается, двигатель идет «вразнос».

Это обстоятельство требует такого сочленения двигателя последовательного возбуждения с рабочей машиной, при котором режим холостого хода исключён.

Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения

Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения приведены на рис.19.2.

З

ависимость скорости вращения n, , вращающего момента М и коэффициента полезного действия  от тока якоря I_я при постоянном напряжении цепей называется рабочими характеристиками двигателя.

Рис.19.2. Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения

Анализ данных характеристик показывает, что при уменьшении нагрузки т.е. момента на валу двигателя и, соответственно, величины тока якоря, двигатель резко увеличивает обороты. Если ток якоря станет меньше 0,25 I ном.,то обороты двигателя могут возрасти до такой величины, что не выдержатмеханические детали двигателя. Двигатель может разрушится. Такой процесс называют термином «Двигатель пошел в разнос»

19.4. Регулирование скорости вращения двигателя последовательного возбуждения.

Скорость вращения двигателя последовательного возбуждения можно регулировать либо изменением подводимого напряжения (рис.19.3) , либо изменением магнитного потока возбуждения за счет шунтирования обмотки возбуждения (рис.19.4). Второй способ более экономичен.

Р

ис.19.3. Схема включения двигателя последовательного возбуждения для регулирования скорости изменением подводимого напряжения.

Рис.19.4. Схема включения двигателя последовательного возбуждения для регулирования скорости шунтированием обмотки возбуждения.

Д

вигатель последовательного возбуждения имеет существенные преимущества, благодаря квадратичной зависимости вращающего момента от тока. Так, например,

он развивает больший пусковой момент, что очень важно для электропривода на транспорте (благодаря этому, двигатель способен быстро набирать скорость после остановки).

Однако резко выраженная зависимость скорости вращения от нагрузки и опасность «разноса» ограничивают область применения этих двигателей.

двигатели смешанного возбуждения

Указанных недостатков лишены двигатели смешанного возбуждения (рис.19.5).

19.5. Схема двигателя смешанного возбуждения.

Рис.19.5. Схема двигателя смешанного возбуждения.

Характеристики этих двигателей являются промежуточными между характеристиками двигателей параллельного и последовательного возбуждения.

При согласном включении последовательной и параллельной обмоток возбуждения двигатель смешанного возбуждения имеет больший пусковой момент, по сравнению с двигателем параллельного возбуждения.

При встречном включении обмоток возбуждения двигатель приобретает жесткую механическую характеристику. С увеличением нагрузки магнитный поток последовательной обмотки увеличивается и, вычитаясь из потока параллельной обмотки, уменьшает общий поток возбуждения.

При этом скорость вращения двигателя не только не уменьшается, а может даже увеличиваться. И в том, и в другом случае наличие магнитного потока параллельной обмотки исключает режим "разноса" двигателя при снятии нагрузки.