В электроприводах постоянного тока иногда используются двигатели с последовательным возбуждением, когда специально выполненная обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря - рис. 2.4
Рис. 2.4. Схема двигателя постоянного тока последовательного
возбуждения
Для двигателя последовательного возбуждения, как и для других двигателей постоянного тока при питании якоря от источника напряжения (U=const), справедливы ранее приведённые уравнения, однако, если для двигателя независимого возбуждения поток не зависит от тока нагрузки, то для двигателя последовательного возбуждения поток является функцией тока нагрузки.
Зависимость Ф = j(I) - характеристика намагничивания - не имеет простого аналитического выражения, ее примерный вид изображен на рис. 2.5.
Рис. 2.5. Характеристика намагничивания машины постоянного тока
В первом приближении зависимость между скоростью двигателя и развиваемым им моментом в установившемся режиме можно найти в предположении, что поток возбуждения и ток в якоре двигателя связаны между собой линейной зависимостью (пунктир на рис. 2.5):
|
|
.
Тогда
,
а поскольку
M = kФI = kaI2,
то
.
Таким образом, при сделанном допущении механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения изображается гиперболой (рис. 2.6); одной из ее асимптот является ось ординат, а другой - прямая, параллельная оси абсцисс,
.
Рис. 2.6. Механическая характеристика двигателя
последовательного возбуждения
Жесткость механической характеристики двигателя последовательного возбуждения переменна и возрастает с увеличением нагрузки.
Электропривод с двигателями последовательного возбуждения в нормальной схеме (U=const) может работать в тех же энергетических режимах, что и привод с двигателями независимого возбуждения, за исключением режима идеального холостого хода и генераторного режима параллельно с сетью (рекуперативное торможение), поскольку при нагрузке, стремящейся к нулю, к нулю стремится и магнитный поток, ось - асимптота механической характеристики.
Некоторые особенности при последовательном возбуждении имеет режим динамического торможения.
Если якорь вращающейся машины отключить от источника напряжения и замкнуть на внешний резистор (рис. 2.7, схема слева), то под действием потока остаточного магнетизма (Фост на рис. 2.5) в проводниках якоря возникает некоторая ЭДС Еост, которая вызовет в замкнутой цепи ток. Этот ток, протекая по обмотке возбуждения в обратном против исходного направления размагнитит машину (Ф = 0) и тормозного момента создано не будет.
Для того, чтобы получить тормозной момент, ток, созданный Еост, должен протекать в том же, что и раньше, направлении, усиливая магнитный поток, т.е. создавая самовозбуждение. Это условие выполнится, если при переходе на режим торможения переключить обмотку возбуждения как показано на рис. 2.7, схема справа.
|
|
Ток, создаваемый увеличивающейся ЭДС, изменит знак, момент будет направлен против движения, т.е. станет тормозным.
Работа машины постоянного тока с самовозбуждением возможна лишь при определенных условиях, а именно при таких значениях скорости и сопротивления R цепи якоря, чтобы имело место равенство
E = IR.
Рис. 2.7. Динамическое торможение с самовозбуждением