Двигателю со смешанным возбуждением принадлежит механическая характеристика

Характерной особенностью электродвигателя с независимым возбуждением, является то, что его ток возбуждения I_в не зависит от тока I_я в обмотке якоря (тока нагрузки). Поэтому, пренебрегая размагничивающим действием реакции якоря, можно приближенно считать, что и поток возбуждения двигателя Ф не зависит от нагрузки. При этом условии получим, что зависимости электромагнитного момента М и частоты вращения n от тока I_я будут линейными. Следовательно, линейной будет и механическая характеристика двигателя — зависимость n (М) (рис.).

У двигателя с параллельным возбуждением в цепь обмотки возбуждения включен регулировочный реостат R_рв, а в цепь обмотки якоря — пусковой реостат R_п. В рассматриваемом электродвигателе имеет место, по существу, раздельное питание цепей обмоток якоря и возбуждения, вследствие чего ток возбуждения I_в не зависит от тока обмотки якоря I_в. Поэтому электродвигатель с параллельным возбуждением будет иметь такие же характеристики, как и двигатель с независимым возбуждением. Однако двигатель с параллельным возбуждением работает нормально только при питании от источника постоянного тока с неизменным напряжением. Двигатели с параллельным возбуждением применяются для привода станков и различных механизмов, требующих широкой, но жесткой регулировки скорости.

У двигателя последовательного возбуждения якорная обмотка и обмотка возбуждения включены последовательно. Ток возбуждения двигателя одновременно является током якоря. Магнитный поток индуктора пропорционален току якоря.

где k — коэффициент пропорциональности.
Момент на валу двигателя пропорционален квадрату тока якоря.

Уравнение механической характеристики двигателя последовательного возбуждения выглядит следующим образом:

Механическая характеристика двигателя последовательного возбуждения является мягкой и имеет гиперболический характер (рис. ниже ). При малых нагрузках магнитный поток Ф сильно уменьшается, частота вращения n резко возрастает и может превысить максимально допустимое значение (двигатель идет вразнос). Работа двигателя последовательного возбуждения без нагрузки недопустима. Поэтому такие двигатели нельзя применять для привода механизмов, работающих в режиме холостого хода и при небольшой нагрузке (различные станки, транспортеры и пр.).

Несмотря на указанный недостаток, двигатели с последовательным возбуждением широко применяют, особенно там, где имеют место изменения нагрузочного момента в широких пределах и тяжелые условия пуска: во всех тяговых приводах (электровозы, тепловозы, электропоезда, электрокары, электропогрузчики и пр.), а также в приводах грузоподъемных механизмов (краны, лифты и пр.). Объясняется это тем, что при мягкой характеристике увеличение нагрузочного момента приводит к меньшему возрастанию тока и потребляемой мощности, чем у двигателей с независимым и параллельным возбуждением; поэтому двигатели с последовательным возбуждением лучше переносят перегрузки. Кроме того, эти двигатели имеют большой пусковой момент, чем двигатели с параллельным и независимым возбуждением, так как при увеличении тока обмотки якоря при пуске соответственно увеличивается и магнитный поток.

Электродвигатель со смешанным возбуждением. В этом электродвигателе (рис.) магнитный поток Ф создается в результате совместного действия двух обмоток возбуждения — параллельной (или независимой) и последовательной, по которым проходят токи возбуждения I_в1 и I_в2 = I_я. Поэтому

где Ф_посл — магнитный поток последовательной обмотки, зависящий от тока I_я; Ф_пар — магнитный поток параллельной обмотки, который не зависит от нагрузки (определяется током возбуждения I_в1).

Механическая характеристика электродвигателя со смешанным возбуждением (рис.) располагается между характеристиками двигателей с параллельным (прямая 1) и последовательным (кривая 2) возбуждением. В зависимости от соотношения магнитодвижущих сил параллельной и последовательной обмоток при номинальном режиме можно приблизить характеристики двигателя со смешанным возбуждением к характеристике 1 (кривая 3 при малой м. д. с. последовательной обмотки) или к характеристике 2

Двигатель смешанного возбуждения имеет механическую характеристику, представляющую собой нечто среднее между механическими характеристиками двигателя параллельного и последовательного возбуждения.

(кривая 4 при малой м. д. с. параллельной обмотки). Достоинством двигателя со смешанным возбуждением является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой, может работать при холостом ходе, когда Ф_посл = 0. В этом режиме частота вращения его якоря определяется магнитным потоком Ф_пар и имеет ограниченное значение (двигатель не идет вразнос).

19.Характеристики двигателя постоянного тока смешанного возбуждения.

Двигатели смешанного возбуждения

Схема включения обмоток. Двигатели смешанного возбуждения имеют две обмотки – параллельную и последовательную, намотанные на одни и те же полюсы.

Электрическая схема двигателя показана на рис. 1.33. В зависимости от числа витков обмоток и протекающего по ним тока соотношение между МДС параллельной ОВ1 и последовательной ОВ2 обмотками может быть различным. Кроме того, обмотки могут быть включены согласно или встречно. Чаще всего в практике встречаются двигатели с преобладанием МДС параллельной обмотки или согласном включении обмоток.

Механическая характеристика. Механическая характеристика (рис. 1.34, кривая 3) располагается между характеристиками двигателя с параллельным возбуждением 1 и двигателя с последовательным возбуждением 2. Такая характеристика позволяет получить значительный пусковой момент и исключает возможность «разноса» двигателя при холостом ходе. Регулирование частоты вращения двигателя смешанного возбуждения аналогично регулированию скорости двигателя параллельного возбуждения. Варьируя МДС обмоток возбуждения, можно получить почти любую промежуточную механическую характеристику.

Приведенные особенности двигателя смешанного возбуждения определяют его использование для приводов компрессоров, строгальных станков, подъемников, в электрической тяге и т. д.

Электромеханические характеристики двигателей смешанного возбуждения

Двигатель смешанного возбуждения, как известно из теории электрических машин, имеет две обмотки возбуждения: независимую и последовательную. Для расчета электромагнитных характеристик здесь используют обычно, так же как и у двигателей последовательного возбуждения, естественные универсальные характеристики момента и скорости от тока якоря.

Эти двигатели имеют конечное значение скорости холостого хода, которая определяется м.д.с. независимой обмотки. Торможение двигателей может быть осуществлено всеми тремя рассмотренными для двигателей независимого возбуждения способами. Регулирование осуществляется, главным образом, путем изменения напряжения якоря. Электромеханические и регулировочные характеристики так же, как и энергетические показатели, занимают промежуточное положение между характеристиками двигателей независимого и последовательного возбуждения.

Свойства и характеристики двигателей смешанного возбуждения. В этих двигателях магнитный поток создается в результате совместного действия МДС двух обмоток возбуждения — параллельной и последовательной (рис. 9.9, а). Поэтому механическая характеристика 1 ДПТ смешанного возбуждения (рис. 9.9, б) располагается между характеристиками ДПТ последовательного (кривая 2) и параллельного (кривая 3) возбуждения. В зависимости от соотношения

МДС последовательной и параллельной обмоток возбуждения характеристики n=f и Л/=/(/_я) ДПТ смешанного возбуждения при номинальном режиме можно приблизить к характеристике 2 (при малой МДС параллельной обмотки) или к характеристике 3 (при малой МДС последовательной обмотки).

Одним из достоинств ДПТ смешанного возбуждения является то, что он, обладая мягкой механической характеристикой при небольших нагрузках на валу, может работать при холостом ходе, так как его частота вращения п при XX имеет конечное значение.

Упражнение 9.2. Двигатель постоянного тока параллельного возбуждения имеет следующие номинальные данные: мощность Р_н = 11 кВт; напряжение сети U_H = 220 В; частота вращения якоря п_н = 1500 об/мин; номинальный ток /_н = 58 А; сопротивления обмоток якоря и возбуждения Я_я = 0,14 Ом, R_B = 80 Ом.

Определить номинальный ток и ЭДС якоря, номинальный вращающий момент двигателя, электромагнитную мощность, пусковой ток якоря при пуске без пускового реостата и сопротивление пускового реостата для обеспечения пускового тока /_{я п} = 2/_{я н}.

1. Номинальный ток цепи возбуждения