Двигатель параллельного возбуждения

Схема включения в сеть двигателя параллельного возбуждения показана на рис. 3, а. Характерной особенностью этого двигателя является то, что ток в обмотке возбуждения (ОВ) не зависит от тока нагрузки (тока якоря). Реостат в цепи возбуждения служит для регулирования тока в обмотке возбуждения и магнитного потока главных полюсов.

Эксплуатационные свойства двигателя определяются его рабочими характеристиками, под которыми понимают зависимость частоты вращения n, тока I, полезного момента M₂, вращающего момента M от мощности на валу двигателя Р₂ при и (рис. 3, 6).

Для анализа зависимости и, которую обычно называют скоростной характеристикой, обратимся к формуле (5), из которой видно, что при неизменном напряжении U на частоту вращения влияют два фактора: падение напряжения в цепи якоря и поток возбуждения Ф. При увеличении нагрузки уменьшается числитель, при этом вследствие реакции якоря уменьшается и знаменатель Ф. Обычно ослабление потока, вызванное реакцией якоря, невелико и первый фактор влияет на частоту вращения сильнее, чем второй. В итоге частота вращения двигателя с ростом нагрузки Р₂ уменьшается, а график приобретает падающий вид с небольшой выпуклостью, обращенной к оси абсцисс. Если же реакция якоря в двигателе сопровождается более значительным ослаблением потока Ф, то частота вращения с увеличением нагрузки будет возрастать, как это показано штриховой кривой на рис. 3, б. Однако такая зависимость является нежелательной, так как она, как правило, не удовлетворяет условию устойчивой работы двигателя: с ростом нагрузки на двигатель возрастает частота вращения, что ведет к дополнительному росту нагрузки и т. д., т. е. частота вращения n двигателя неограниченно увеличивается и двигатель идет «в разнос». Чтобы обеспечить характеристике частоты вращения форму падающей кривой, в некоторых двигателях параллельного возбуждения применяют легкую (с небольшим числом витков) последовательную обмотку возбуждения, которую называют стабилизирующей обмоткой. При включении этой обмотки согласованно с параллельной обмоткой возбуждения ее МДС компенсирует размагничивающее действие реакции якоря так, что поток Ф во всем диапазоне нагрузок остается практически неизменным.

Изменение частоты вращения двигателя при переходе от номинальной нагрузки к х.х., выраженное в процентах, называют номинальным изменением частоты вращения:

(8).

где — частота вращения двигателя в режиме х.х.

Обычно для двигателей параллельного возбуждения, поэтому характеристику частоты вращения двигателя параллельного возбуждения называют жесткой.

Зависимость полезного момента от нагрузки установлена формулой. При график имел бы вид прямой. Однако с увеличением нагрузки частота вращения двигателя снижается, и поэтому зависимость криволинейна.

При вращающий момент двигателя. Так как рабочие характеристики двигателя строят при условии, что обеспечивает постоянство магнитных потерь в двигателе, то момент х.х.. Поэтому график зависимости проходит параллельно кривой Если принять поток, то график является в то же время выражением зависимости, так как .

Для получения аналитического выражения механической характеристики преобразуем выражение (5):

; (9).

(10).

получим.

(11).

где — частота вращения в режиме х.х.; — изменение частоты вращения, вызванное изменением нагрузки на валу двигателя.

Если пренебречь реакцией якоря, то (так как) можно принять. Тогда механическая характеристика двигателя параллельного возбуждения представляет собой прямую линию, несколько наклоненную к оси абсцисс (рис. 4, а). Угол наклона механической характеристики тем больше, чем больше значение сопротивления, включенного в цепь якоря. Механическую характеристику двигателя при отсутствии дополнительного сопротивления в цепи якоря называют естественной (прямая 1). Механические характеристики двигателя, полученные при введении дополнительного сопротивления в цепь якоря, называют искусственными (прямые 2 и 3).

Вид механической характеристики зависит также и от значения основного магнитного потока Ф. Так, при уменьшении Ф увеличивается частота вращения х.х. и одновременно увеличивается, т. е. увеличиваются оба слагаемых уравнения (11). Это приводит к резкому увеличению наклона механической характеристики, т. е. к уменьшению ее жесткости (рис. 4, б).

При изменении напряжения на якоре U меняется частота вращения, а остается неизменной. В итоге жесткость механической характеристики (если пренебречь влиянием реакции якоря) не меняется (рис. 4, в), т. е. характеристики смещаются по высоте, оставаясь параллельными друг другу.