Общие сведения об электрических машинах. Электрическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии в электрическую, страница 6

Так как напряжение, подведенное к обмотке ротора равно нулю, то все характеристики динамического торможения проходят через начало координат , а наклон механических характеристик зависит от величины  .

5.4 Электромеханические свойства коллекторных двигателей постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения

В машинах последовательного возбуждения обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой ротора, поэтому поток возбуждения двигателя оказывается функцией тока якоря  .

Зависимость  - характеристика намагничивания – не имеет  простого аналитического выражения, её примерный вид показан на   рис.5-16. Если пренебречь нелинейностью кривой  намагничивания и считать зависимость между потоком и током линейной , то выражение для механической характеристики  принимает вид (5-12), поскольку

                     

.             (5-12)                              

Выражение (5-12) представляет собой уравнение гиперболы, одной из асимптот которой является ось ординат, а другой - прямая, параллельная оси абсцисс и проходящая ниже нее на расстоянии , рис. (5-17).

Современные двигатели проектируются таким образом, что рабочая точка в номинальном режиме лежит вблизи колена кривой намагничивания,  поэтому уравнение (12) удовлетворяется     только при малых нагрузках. При токах в 3-4 раза превышающих номинальный происходит насыщение магнитной цепи и характеристики двигателя последовательного возбуждения становятся подобными характеристикам двигателя независимого возбуждения (рис.5-17). В режиме насыщения величина потока возбуждения несколько превышает его номинальное значение. По этой причине перегрузочная способность такого двигателя по моменту выше, чем перегрузочная способность по току.

На практике для расчетов характеристик машин последовательного возбуждения пользуются универсальными характеристиками для серии машин, построенными в относительных единицах (рис.5-18)    ;  номинальные величины двигателя,

R_доб = 0. 

Электропривод с двигателем последовательного возбуждения при U=const может работать в тех же режимах, что и электропривод с двигателями независимого возбуждения.  Исключение составляют режимы идеального холостого хода  и генераторный режим рекуперативного торможения.  При нагрузке стремящейся к нулю магнитный поток также стремится к нулю, а скорость идеального холостого хода стремится к бесконечности, т.к. .  Это означает, что двигатель последовательного возбуждения не может работать без нагрузки из-за неограниченного возрастания скорости в этом режиме.    

Для расчета искусственных механических характеристик можно   

использовать выражение (12),однако надо учесть зависимость потока от тока нагрузки. Располагая естественной механической характеристикой или универсальными характеристиками для каждого значения тока можно найти значение потока или величину , т.к.  и .

Двигатели смешанного возбуждения имеют как обмотку независимого, так и обмотку последовательного возбуждения. Результирующий поток зависит от нагрузки и потому механическая характеристика становится нелинейной. Обычно обмотка независимого возбуждения обеспечивает примерно 60% от общего потока двигателя. Эти машины занимают промежуточное положение между машинами последовательного и независимого возбуждения. Уравнение механической характеристики остается прежним, но необходимо учитывать зависимость потока возбуждения от тока нагрузки.

Машины последовательного и смешанного возбуждения часто применяются на транспортных средствах (трамваи, рудные и угольные самоходные вагоны, вагон-весы и т.д.), где постоянный ток выгоден тем, что достаточно использовать только один троллей. Кроме того, двигатели последовательного возбуждения удовлетворительно работают при значительном снижениях напряжения, что характерно при больших протяженностях троллейного питания. Перегрузочная способность по моменту двигателей последовательного возбуждения выше, чем  двигателей независимого возбуждения и они более надежны благодаря повышенному сечению обмотки возбуждения и меньшему напряжению между её витками.