Все рабочие характеристики двигателя постоянного тока, как и
генератора, зависят от способа включения цепи возбуждения по отношению к цепи
якоря. Соединение этих цепей может быть параллельным, последовательным,
смешанным и, наконец, они могут быть независимы друг от друга.
Двигатели с
параллельным возбуждением.
Здесь обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены
параллельно. Обмотка возбуждения имеет большее количество витков, чем обмотка
якоря, поэтому ток обмотки возбуждения в большинстве случаев составляет
несколько процентов от тока якоря. В цепь обмотки возбуждения может включаться
регулировочный реостат. В цепь якоря включается пусковой реостат ПР.
Двигатель с независимым
возбуждением.
Если обмотку возбуждения подключить к другому источнику
постоянного напряжения, то получим двигатель с независимым возбуждением. Такими
же свойствами обладают электродвигатели с постоянным магнитом.
Скоростная характеристика двигателей с независимым и
параллельным возбуждением – это зависимость n = f ( Iя ) при U
= const и Iе = const, где
n — скорость
Iя — ток якоря
Iе — ток возбуждения.
Рис.8.5.4. Скоростная
характеристика.
Изменение скорости вращения может происходить за счёт
изменения нагрузки и магнитного потока. Увеличение тока нагрузки незначительно
изменяет внутреннее падение напряжения из-за малого сопротивления цепи якоря и
поэтому лишь незначительно уменьшает скорость вращения двигателя. Что же
касается магнитного потока, то вследствие реакции якоря при увеличении тока
нагрузки он несколько уменьшается, что приводит к незначительному увеличению
скорости двигателя. Таким образом, скорость вращения двигателя с параллельным
возбуждением изменяется очень мало. Скорость вращения двигателя определяется
формулой:
n = (U – IяRя) / c∙Φ,
где
c – коэффициент, зависящий от
устройства машины.
Скорость вращения двигателя с независимым возбуждением можно
регулировать либо изменением сопротивления в цепи якоря, либо изменением
магнитного потока. Следует отметить, что чрезмерное уменьшение тока возбуждения
и, особенно, случайный обрыв этой цепи очень опасны для двигателей с
параллельным и независимым возбуждением, т.к. ток в якоре может возрасти до
недопустимо больших значений. При небольшой нагрузке (или на холостом ходу)
скорость может настолько возрасти, что станет опасной для целостности
двигателя.
Двигатель
с последовательным возбуждением.
У такого двигателя ток якоря является одновременно и током
возбуждения, т.к. обмотка возбуждения включена последовательно с якорем. По
этой причине магнитный поток двигателя изменяется с изменением нагрузки.
Скорость двигателя :
n =[ U – Iя (Rя + Rв)]
/ c∙Φ, где
Rя – сопротивление
якоря
Rв – сопротивление обмотки
возбуждения.
Скоростная характеристика двигателя посл. возбуждения.
На этом графике представлена скоростная характеристика
двигателя последовательного возбуждения.
Из этой характеристики видно, что скорость двигателя сильно
зависит от нагрузки. При увеличении нагрузки увеличивается падение на
сопротивлении обмоток при одновременном увеличении магнитного потока, что
приводит к значительному уменьшению скорости вращения. Поэтому такие двигатели
не следует пускать вхолостую или с малой нагрузкой. Двигатели с
последовательным возбуждением применяют в тех случаях, когда необходим большой
пусковой момент или способность выдерживать кратковременные перегрузки. Они
используются в качестве тяговых двигателей в трамваях, троллейбусах, метро и
электровозах, а также на подъёмных кранах и для пуска двигателей внутреннего
сгорания (стартеры).
Двигатель
со смешанным возбуждением.
На каждом полюсе такого двигателя имеются две обмотки –
параллельная и последовательная. Их можно включить так, чтобы магнитные потоки
складывались (согласное включение) или вычитались (встречное включение).
Формулы для скорости вращения и вращающего момента для такого двигателя:
n =
(U – Iя ∙ Rя ) /
c∙( Φпарал. +/- Φпосл.)
М =
c ∙ Iя ∙ (Φпарал. +/- Φпосл.)
В зависимости от соотношения магнитных потоков двигатель со
смешанным возбуждением по своим свойствам приближается либо к двигателю с
последовательным возбуждением, либо к двигателю с параллельным возбуждением.
Как правило, у таких двигателей последовательная обмотка является главной
(рабочей), а параллельная – вспомогательной. Благодаря наличию магнитного
потока параллельной обмотки, скорость такого двигателя не может сильно
возрастать на малых нагрузках. Двигатели с согласным включением применяются,
когда необходим большой пусковой момент и регулировка скорости при переменных
нагрузках. Двигатели со встречным включением обмоток применяются в тех случаях,
когда необходима постоянная скорость при изменяющейся нагрузке.
Для изменения направления вращения двигателя постоянного
тока надо изменить направление тока либо в обмотке возбуждения, либо в обмотке
якоря. Изменением полярности на клеммах машины можно поменять направление
вращения только в двигателе с постоянным магнитом или независимым
возбуждением. В других двигателях надо изменить направление тока либо в якорной
обмотке, либо в обмотке возбуждения. Двигатель постоянного тока нельзя
включать подсоединением полного напряжения. Пусковой ток машин
постоянного тока где-то в 20 раз превышает номинальный ток (он тем больше, чем
больше и быстрее мотор). В больших машинах пусковой ток может превышать
номинальный ток в 50 раз.
Большой ток вызывает в коллекторе круговое искрение и
разрушает коллектор. Для включения применяют плавное увеличение напряжения или
пусковые реостаты. Прямое включение допускается при низких напряжениях в случае
маленьких двигателей, у которых сопротивление обмотки якоря большое.
Источник: //konspektiruem.ru/articles/electrical_engineering/Sposoby_vozbuzhdenija_dvigatelei_postojannogo_toka/