Двигуни послідовного збудження

В двигунах послідовного збудження обмотка збудження ввімкнена послідовно з обмоткою якоря (рис.1.2.10,а), при цьому струм збудження дорівнює струму якоря (І_з = І_а), що надає двигунам особливі властивості. При невеликих навантаженнях, коли І_а < І_ном і магнітна система двигуна ненасичена, електромагнітний момент пропорційний квадрату струму в обмотці якоря:

(1.2.32)

З збільшенням навантаження магнітна система двигуна насичується і пропорційність між струмом І_а і магнітним потоком Ф порушується. При значному насиченні магнітний потік Ф з збільшенням І_а практично не збільшується. Графік залежності М = f(I_а) (рис.1.2.10,б) в початковий момент (коли магнітна система не насичена) має форму параболи, потім при насиченні відхиляється від параболи і в області великих навантажень переходить в пряму лінію.

Рис.1.2.10. Двигун постійного струму послідовного збудження:

а-принципова схема, б-робочі характеристики, в-механічні характеристики

Залежність частоти обертання n від струму якоря визначається з формули (1.2.10) з урахуванням прямої пропорційності Ф ~ І_а при навантаженні, менша номінальної:

(1.2.33)

де с¢_е – постійна, що визначається конструктивними параметрами двигуна.

З (1.2.33) випливає, що при невеликих навантаженнях графік залежності n = f(I_a) являє собою гіперболу, яка послідовно переходить в пряму лінію (рис. 1.2.10, б).

Недопустимо вмикати двигуни послідовного збудження в мережу в режимі холостого ходу (без навантаження на валу) або з навантаженням менше 25% від номінального, так як при малих навантаженнях частота обертання якоря різко збільшується, досягаючи значень, при яких можливе механічне руйнування двигуна, тому в приводах з двигунами послідовного збудження неприпустимо використовувати ремінну передачу, при обриві якої двигун переходить в режим холостого ходу. Виняток складають двигуни послідовного збудження потужністю до 100-200 Вт, які можуть працювати в режимі холостого ходу, так як їх потужність механічних і магнітних втрат при великих частотах обертання співрозмірна з номінальною потужністю двигуна.

Механічна характеристика двигуна постійного струму послідовного збудження n = f(M) при незмінній напрузі живлення U представлена на рис.1.2.10,в (графік 1). При введенні в коло якоря додаткового опору R_дод механічна характеристика стає більш м’якою (рис.1.2.10,в, графік 2).

Здатність двигунів послідовного збудження розвивати великий електро-магнітний момент забезпечує їм хороші пускові властивості.

Регулювання частоти обертання двигунів послідовного збудження зміною напруги U і ввімкненням додаткового опору R_дод виконується так, як і в двигунах незалежного (паралельного) збудження.

Регулювання частоти обертання зміною магнітного потоку збудження Ф відбувається завдяки реостату за однією з схем (рис.1.2.10,а). В першій схемі реостат R_ш.в ввімкнений паралельно обмотці збудження. В цьому випадку для збільшення частоти обертання необхідно зменшити опір цього реостата, що приведе до збільшення струму І_ш.з. через реостат R_ш.з і до зменшення струму І_з в обмотці збудження:

(1.2.34)

В другій схемі реостат R_ш.а ввімкнений паралельно обмотці якоря. Для зменшення частоти обертання двигуна необхідно зменшити опір реостата R_ш.а, що приведе до збільшення струму збудження за рахунок збільшеного струму І_ш.а в реостаті R_ш.а , так як І_з = І_а + І_ш.а.

Недоліком обох схем регулювання є їх неекономність, обумовлена тим, що регулюючі реостати ввімкненні в коло робочого струму і втрати в них пропорційні квадрату цього струму: Р_ш.з = (І_а – І_ш.з)²R_ш.з, Р_ш.а = (І_а – І_з)²R_ш.а.

Обидві схеми неекономні і не забезпечують широкого діапазону регу-лювання. Для двигунів послідовного збудження малої потужності головний спосіб регулювання частоти обертання – зміна підведеної до двигуна напруги. В двигунах потужністю до 200 Вт це роблять завдяки потенціометру, а при живленні двигуна від індивідуального випрямляючого пристрою – зміною напруги змінного струму з допомогою регулювального автотрансформатора на вході випрямляча аналогічно двигуну незалежного збудження (див. рис.1.2.6,б).

Для зміни напрямку обертання якоря (реверса) двигуна послідовного збудження необхідно змінити напрямок струму в обмотці збудження ОЗ, тобто поміняти місцями провода, підєднанні до клем С1 і С2 (рис.1.2.10, а).

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики”