Полюсное деление

Зубцовое деление

Коэффициент воздушного зазора

— ширина паза у основания.

Число пазов, приходящихся на полюс и фазу

Шаг обмотки в долях полюсного деления

— число пазов, приходящихся на полюс и фазу;

Сечение обмотки фазы статора

— число параллельных проводов.

Обмоточный коэффициент

Коэффициент полюсного перекрытия для трапецеидальной формы полюса

— минимальная ширина полюса;

Воздушный зазор

Магнитный поток в воздушном зазоре

— частота вращения, при которой генератор начинает вырабатывать номинальное напряжение (14 В);

— число витков в одной фазе;

Индукция воздушном зазоре

— площадь поперечного сечения

— максимальная ширина полюса;

— минимальная ширина полюса.

Магнитное напряжение в воздушном зазоре

— магнитная индукция в воздушном зазоре.

Зуб статора

Магнитный поток в зубе статора

— магнитная индукция в воздушном зазоре.

Магнитная индукция в зубце статора

— площадь сечения зубца статора

— коэффициент заполнения статора сталью (0,9-0,95);

— ширина зубца статора.

Магнитное напряжение в зубе статора

где высота зуба статора;

— удельное магнитное напряжение в зубе статора.

Ярмо статора

Магнитный поток в ярме статора

Магнитная индукция в ярме статора

— площадь сечения ярма статора

— диаметр расточки статора;

— высота зуба статора;

— длина пакета статора;

— коэффициент заполнения статора сталью (0,9-0,95).

Магнитное напряжение в ярме статора

Полюсный наконечник

Магнитный поток в расчетном сечении полюсного наконечника

Магнитная индукция в расчетном сечении полюсного наконечника

— площадь сечения полюсного наконечника

— внутренний диаметр полюсной системы;

— максимальная ширина статора.

Магнитное напряжение полюсного наконечника

— угол скоса полюсов;

— удельное магнитное напряжение полюсного наконечника.

Источник

Обмотки статора и ротора электрических машин переменного тока

В статье рассказано про устройство обмоток статора и ротора электрических машин переменного тока.

Пространственное расположение обмоток статора:

Статор с двенадцатью пазами, в каждый из которых уложено по одному проводнику, схематично показан на рис. 1, а. Соединения между проводниками, уложенными в пазах, указаны только для одной из трех фаз; начала фаз А, В, С обмотки обозначены С1, С2, С3; концы — С4, С5, С6. Части обмотки, уложенные в пазах (активная часть обмотки), условно показаны в виде стержней, а соединения между проводниками, находящимися в пазах (лобовые соединения),— сплошной линией.

Сердечник статора имеет вид полого цилиндра, представляющего собой пакет или ряд пакетов (разделенных вентиляционными каналами) из листов электротехнической стали. Для машин малой и средней мощности каждый лист штампуется в виде кольца с пазами вдоль внутренней окружности. На рис. 1,б дан лист статора с пазами одной из применяемых форм.

Рис. 1. Расположение обмотки в пазах статора и распределение токов в проводниках

Пусть мгновенное значение тока iA первой фазы в некоторый момент времени максимально и ток направлен от начала С1 фазы к ее концу С4. Будем считать такой ток положительным.

Определяя мгновенные токи в фазах как проекции вращающихся векторов на неподвижную ось ON (рис. 1, в), получим, что токи фаз В и С в данный момент времени отрицательны, т. е. направлены от концов фаз к началам.

Проследим по рис. 1, г образование вращающегося магнитного поля. В рассматриваемый момент времени ток фазы А направлен от ее начала к концу, т. е. если в проводниках 1 и 7 он идет от нас за плоскость чертежа, то в проводниках 4 и 10 он идет из-за плоскости чертежа к нам (см. рис. 1, а и г).

В фазе В ток в этот момент времени идет от конца фазы к ее началу. Соединив проводники второй фазы по образцу первой, можно получить, что ток фазы В проходит по проводникам 12, 9, 6, 3; при этом по проводникам 12 и 6 ток идет от нас за плоскость чертежа, а по проводникам 9 и 3 — к нам. Картину распределения токов в фазе С получим по образцу фазы В.

Направления токов даны на рис. 1,г; штриховыми линиями показаны магнитные линии поля, создаваемого токами статора; направления линий определены по правилу правого винта. Из рисунка видно, что проводники образуют четыре группы с одинаковыми направлениями тока и число полюсов 2р магнитной системы получается равным четырем. Участки статора, где магнитные линии выходят из него, представляют собой северные полюсы, а участки, где магнитные линии входят в статор, — южные полюсы. Дуга окружности статора, занятая одним полюсом, называется полюсным делением.

Магнитное поле в различных точках окружности статора различно. Картина распределения магнитного поля вдоль окружности статора повторяется периодически через каждое двойное полюсное деление. Угол дуги 2 принимается за 360 электрических градусов. Так как вдоль окружности статора размещается р двойных полюсных делений, то 360 геометрических градусов равны 360р электрическим градусам, а один геометрический градус равен р электрическим градусам.

На рис. 1, г показаны магнитные линии для некоторого фиксированного момента времени. Если же рассмотреть картину магнитного поля для ряда последовательных моментов времени, можно убедиться в том, что поле вращается с постоянной скоростью.

Найдем скорость вращения поля. По истечении времени, равного половине периода переменного тока, направления всех токов изменяются на обратные, поэтому магнитные полюсы меняются местами, т. е. за половину периода магнитное поле поворачивается на часть оборота. Скорость вращения магнитного поля статора, т. е. синхронная скорость, равна (в оборотах в минуту)

Число р пар полюсов может быть только целым, поэтому при частоте, например, 50 Гц синхронная скорость может равняться 3000; 1500; 1000 об/мин и т. д.

Рис. 2. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Обмотки машин переменного тока можно разделить на три группы:

К специальным обмоткам относятся:

а) короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки;

б) обмотка асинхронного двигателя с переключением на разные числа полюсов;

в) обмотка асинхронного двигателя с противосоединеннями и т. д.

Кроме вышеуказанного деления, обмотки отличаются по ряду других признаков, а именно:

1) по характеру исполнения — ручные, шаблонные и полушаблонные;

2) по расположению в пазу — однослойные и двухслойные;

Витком называется контур, образованный двумя последовательно соединенными проводниками. Секция, или катушка, представляет собой ряд последовательно соединенных витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию от корпуса.

Шаг секции называют диаметральным, если он равен полюсному делению и сокращенным, если он меньше полюсного деления, так как шаг секции больше полюсного деления не делают.

Характерной величиной, определяющей выполнение обмотки, является число пазов на полюс и фазу, т. е. число пазов, занимаемых обмоткой каждой фазы в пределах одного полюсного деления:

где z— число пазов статора.

Обмотка, приведенная на рис. 1, а, имеет следующие данные:

Даже для этой простейшей обмотки пространственный чертеж проводников и их соединений получается сложным, поэтому он обычно заменяется развернутой схемой, где проводники обмотки изображаются расположенными не на цилиндрической поверхности, а на плоскости (цилиндрическая поверхность с пазами и обмоткой «развертывается» в плоскость). На рис. 2, а дана развернутая схема рассмотренной обмотки статора.

На предыдущем рисунке было для простоты показано, что часть фазы А обмотки, уложенная в пазах 1 и 4, состоит всего из двух проводников, т. е. из одного витка. В действительности же каждая такая часть обмотки, приходящаяся на один полюс, состоит из w витков, т. е. в каждой паре пазов помещается по w проводников, объединенных в одну катушку. Поэтому при обходе по развернутой схеме, например, фазы А от паза 1 нужно w раз обойти пазы 1 и 4, прежде чем перейти к пазу 7. Расстояние между сторонами витка одной катушки, или шаг обмотки, у показан на рис. 1, г; он обычно выражается в числах пазов.

Рис. 3. Щиток асинхронной машины

Начало и конец каждой из трех фаз обмотки выводятся на щиток машины, где имеется шесть зажимов (рис. 3). К верхним зажимам C1, С2, СЗ (начала фаз) подводятся три линейных провода от трехфазной сети. Нижние зажимы С4, С5, С6 (концы фаз) либо соединяются в одну точку двумя горизонтальными перемычками, либо каждый из этих зажимов соединяется вертикальной перемычкой с лежащим над ним верхним зажимом.

В первом случае три фазы статора образуют соединение звездой, во втором — треугольником. Если, например, одна фаза статора рассчитана на напряжение 220 В, то линейное напряжение сети, в которую включается двигатель, должно быть 220 В в случае включения статора треугольником; при включении его звездой линейное напряжение сети должно быть

При соединении статора звездой нейтральный провод не подводится, так как двигатель является для сети симметричной нагрузкой.

Ротор асинхронной машины набирается из штампованных листов изолированной электротехнической стали на валу или на специальной несущей конструкции. Радиальный зазор между статором и ротором делается возможно меньшим для обеспечения малого магнитного сопротивления на пути магнитного потока, пронизывающего обе части машины.

Наименьший зазор, допустимый по технологическим требованиям, составляет от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров в зависимости от мощности и габаритов машины. Проводники обмотки ротора располагают в пазах вдоль образующих ротора непосредственно у его поверхности с тем, чтобы обеспечить наибольшую связь обмотки ротора с вращающимся полем.

Асинхронные машины выпускаются как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором.

Рис. 4. Фазный ротор

Фазный ротор имеет, как правило, трехфазную обмотку, выполняемую, подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником; три конца обмотки выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом машины. Через щетки, укрепленные на неподвижной части машины и скользящие по контактным кольцам, в ротор включается трехфазный пусковой или регулировочный реостат, т. е. в каждую фазу ротора вводится активное сопротивление. Внешний вид фазного ротора представлен на рис. 4, на левом конце вала видны три контактных кольца. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости приводимого в движение механизма, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой.

Конструкция короткозамкнутого ротора значительно проще, чем фазного. Для одной из конструкций на рис. 5, а показана форма листов, из которых набирается сердечник ротора. При этом отверстия вблизи наружной окружности каждого листа составляют в сердечнике продольные пазы. В эти пазы заливается алюминий, после его затвердения в роторе образуются продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам ротора заодно отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко алюминиевые стержни. Полученная при этом токопроводящая система обычно называется беличьей клеткой.

Рис. 5. Короткозамкнутый ротор

Короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой представлен на рис. 5,б. На торцах ротора видны вентиляционные лопатки, отливаемые заодно с короткозамыкающими кольцами. В данном случае пазы скошены на одно пазовое деление вдоль ротора. Беличья клетка проста, не имеет скользящих контактов, поэтому трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее дешевы, просты и надежны; они наиболее распространены.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

123. Устройство обмоток статора и ротора асинхронных двигателей

Для того чтобы получить вращающееся магнитное поле, на статоре двигателя располагают трехфазную обмотку. Обмотка помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков проводника, изолированных между собой и от стенок паза. Изоляция обмоток зависит от величины напряжения, температуры, на которую рассчитывается обмотка, формы и размеров паза, а также от типа обмотки. Если в пазу помещается одна катушечная сторона, то обмотка называется однослойной, если две — двухслойной. Катушка может быть сделана из нескольких секций, состоящих в свою очередь из одного или нескольких витков. На фиг. 235 показана катушка, изготовленная из двух секций, при этом каждая секция состоит из трех витков. Если через z обозначить общее число пазов статора, через 2р — число полюсов, то число пазов, приходящихся на одно полюсное деление, будет:

Полюсным делением называется расстояние по окружности статора или ротора между осями двух соседних полюсов. На расстоянии полюсного деления должны находиться пазы всех трех фаз. Следовательно, число пазов, приходящихся на полюс и фазу трехфазной обмотки, будет.

Шагом обмотки y называется расстояние между началом и концом катушки (или секция обмотки). Шаг обмотки выражается в долях полюсного деления или числом пазов. В двухслойных обмотках ширина секции берется обычно меньше (укороченный шаг), что позволяет лучше использовать медь обмотки.

На фиг. 236, a показана обмотка статора асинхронного двигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Однако при намотке большого числа витков проводники закроют статор изнутри и ротор нельзя будет поставить на место. Отгибая проводники по сторонам, получим обмотку, показанную на фиг. 236, б. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле cде-

лает один оборот. При частоте 50 гц это будет соответствовать 50 об /сек. или 3000 об /мин.

На фиг. 236, в и г показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.

Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс н фазу показана на фиг. 236, д, а с двумя проводниками на полюс и фазу — на фиг. 236, е.

Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на фиг. 236, ж.

Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки показана на фиг. 237, а двухслойной петлевой обмогкн с укороченным шагом — на фиг. 238.

Шесть концов обмотки статора выводятся на щиток зажимов двигателя.

Источник

Полюсное деление электрической машины

Микроэлектродвигатели постоянного тока.

В современных радиоэлектронных, оптических, механических и т. п. портативных аппаратах, снабжённых автономными источниками электрической энергии, а также во многих стационарных устройствах широко используются микроэлектродвигатели постоянного тока. Такие преимущества этих двигателей, как линейность механических характеристик, хорошие регулировочные свойства, большой пусковой момент, высокое быстродействие и хорошие весогабаритные показатели позволяют использовать эти двигатели в качестве исполнительных двигателей устройств автоматики.

Недостатком этих двигателей является наличие щёточно – кол-лекторного устройства, практически исключающего возможность использования ДПТ в условиях агрессивных и взрывоопасных сред и удорожающего обслуживания устройств ДТП.

Конструктивно ДПТ состоит из статора (неподвижной части) и ротора или якоря (вращающейся части), помещённого внутри статора. Упрощённо конструкцию машины можно пояснить с помощью рис.6.1.

Статор состоит из стальной станины 1, на внутренней поверхности которой расположены главные полюса, состоящие из сердечников 2 и катушек возбуждения 3. В нижней части сердечника полюса имеется полюсный наконечник 4, который обеспечивает нужное распределение магнитной индукции в воздушном зазоре машины. К станине с торцевых сторон прикреплены подшипниковые щиты ( на рис. 6.1 не показаны ), к одному из которых прикреплены щёткодержатели с металлографитовыми щётками 9.

Ротор ( якорь ) ДПТ состоит из сердечника 5, обмотки якоря 6, коллектора 7 и вала 8.

Сердечник 5 представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали с отверстием под вал двигателя и с пазами, в которых укладываются проводники обмотки якоря.

Коллектор 7 – цилиндр, набранный из медных пластин трапеци-евидного сечения, изолированных электрически друг от друга и от вала двигателя.

Обмотка якоря машины представляет собой замкнутую систему проводников, уложенных и укреплённых в пазах сердечника 5. Она состоит из секций (катушек), выводы которых соединены с двумя коллекторными пластинами. У микромашин обычного исполнения с одной парой полюсов на статоре обмотка якоря представляет собой простую петлевую обмотку (схема рис.6.2), при построении которой выводы секций обмоток присоединяются к двум соседним коллекторным пластинам, а число секций обмотки и число коллекторных пластин коллектора одинаково.

Магнитная цепь ДПТ.

Принцип действия ДПТ основан на взаимодействии тока провод-ников обмотки якоря с магнитным полем возбуждения, в результате чего на каждый проводник обмотки якоря действует электромеханическая сила, а совокупность сил, действующих на все активные проводники обмотки, образует электромагнитный момент машины.

Магнитное поле возбуждения формируется магнитной цепью машины. Магнитная цепь машины – разветвленная, симметричная, неоднородная. Намагничивающая сила создается током, протекающим через обмотки главных полюсов машины. Магнитный поток проходит 5 участков: сердечники главных полюсов, воздушный зазор, зубцовый слой якоря, тело якоря и станина (рис. 6.1). Поскольку намагничивающая сила и, следовательно, поток постоянны, то нет необходимости делать станину шихтованной (отсутствуют потери на вихревые токи). Работающие в условиях пульсирующего магнитного потока сердечники главных полюсов, полюсные наконечники и сердечник ротора выполняются шихтованными с целью снижения потерь на вихревые токи.

В ДПТ используется индукция магнитного поля, нормальная к поверхности якоря. Под полюсами эта индукция – максимальна, посередине между полюсами – равна 0.

Линия dd, проходящая через середины полюсов и центр якоря называется продольной магнитной осью машины, а линия, проходящая посередине между смежными полюсами называется поперечной магнитной осью или геометрической нейтралью.

,

где D – диаметр ротора.

График распределения нормальной к поверхности якоря индукции в воздушном зазоре машины на развернутом полюсном делении приведен на рис. 6.3 и имеет трапециедальный вид.

Электродвижущая сила и электромагнитный момент ДПТ.

При вращении ротора ДПТ в каждом активном проводнике обмотки якоря, пересекающем нормальные к его поверхности силовые линии магнитного поля полюсов наводятся ЭДС с направлением определяемым по правилу правой руки и величиной, определяемой выражением

,

Таким образом для двухполюсной машины обмотка якоря по отношению к щёткам имеет две параллельных ветви, ЭДС в проводниках которых направлены согласно. Несмотря на то, что при вращении ротора всё новые и новые проводники будут образовывать параллельные ветви, направление ЭДС в проводниках, а также направление суммарной ЭДС параллельной ветви или ЭДС якоря Ея остаётся неизменной при неизменном направлении вращения ротора.

Поскольку число активных проводников параллельной ветви составляет десятки и даже сотни, то несмотря на пульсирующий характер ЭДС каждого из проводников суммарная ЭДС

остается практически постоянной при постоянной скорости вращения ротора. В таком случае можно воспользоваться значением средней индукции в воздушном зазоре машины В ср и найти ЭДС ее как

,

где — среднее значение ЭДС в каждом проводнике обмотки,

N/2a- число проводников параллельной ветви.

Зная, что линейная скорость равна

Т.к. полюсное деление , то .

.

.

Тогда ЭДС Ея можно найти в виде

,

где — конструктивная постоянная машины.

Таким образом, ЭДС якоря машины пропорциональна величине магнитного потока полюсов и частоте вращения ротора. При постоянном магнитном потоке Ф ЭДС якоря машины пропорциональна частоте вращения ротора, т.е.

,

что дает возможность использовать такую машину в качестве датчика частоты вращения или тахогенератора.

,

На каждый проводник с током, помещенный в магнитное поле машины действует электромагнитная сила

,

а совокупность сил действующих на все N проводников ротора приводит к возникновению результирующего электромагнитного момента машины

Т.к. , а , то после подстановки получим

.

,

где — моментная конструктивная постоянная машины.

Таким образом, электромагнитный момент, развиваемый ДПТ пропорционален магнитному потоку Ф и току якоря машины.

Режимы работы и основные уравнения ДПТ.

Любая машина постоянного тока обладает свойством обратимости, т.е. она может работать как в генераторном, так и в двигательном режиме при изменении знака момента нагрузки на ее валу или при изменении напряжения на якоре.

Генераторный режим работы машины – такой режим, при котором ток якоря и ЭДС Ея совпадают по направлению, а электромагнитный момент, развиваемый машиной противоположен по направлению враще-нию ротора. Такой режим имеет место, если ротор ДПТ разогнать от внешнего момента М до скорости n и замкнуть цепь якоря на сопротивление нагрузки Rн (рис. 6.5,а).

При работе машины в генераторном режиме ЭДС якоря уравновешивается падением напряжения на нагрузке и падением напряжения от тока якоря на сопротивлении якоря, т. е.

,

Уравнение баланса мощностей при работе машины в генераторном режиме имеет вид

,

где Рмех – механическая мощность, потребляемая машиной от источника механической мощности, Рм – потери мощности в обмотке якоря, Рх – потери холостого хода, состоящие из потерь на трение в подшипниках и потерь на перемагничивание материала ротора, Рн – электрическая мощность в нагрузке, Рв – потери в меди обмотки возбуждения.

Двигательный режим работы – такой режим, при котором элекромагнитный момент машины Мэм совпадает по направлению со скоростью, а ЭДС якоря Ея направлена встречно току якоря.

, где

.

При этом и якорь будет вращаться с постоянной скоростью.

Уравнение баланса мощности для двигательного режима работы имеет вид

,

Основные характеристики ДПТ.

В зависимости от способа возбуждения различают ДПТ с независимым (или параллельным) возбуждением, с последовательным возбуждением и со смешанным возбуждением.

Характеристики ДПТ с независимым возбуждением.

Характерной особенностью таких двигателей является независимость тока возбуждения (или потока возбуждения) от тока якоря машины. Разновидностью независимого возбуждения является возбуждение от постоянных магнитов.

Механические характеристики ДПТ с независимым возбуждением:

и или

основное уравнение ДПТ в двигательном режиме работы

можно привести к виду

,

где — скорость идеального холостого хода машины,

-изменение скорости, обусловленное моментом нагрузки двигателя.

Как следует из уравнения механической характеристики, скорость двигателя при постоянном моменте нагрузки можно регулировать тремя способами:

1.Изменением напряжения на якоре двигателя,

2.Изменением сопротивления в цепи якоря двигателя,

3.Изменением потока возбуждения машины.

При регулировании скорости первым из названных способов, напряжение на якоре изменяется либо с помощью реостата (рис.6.7,а), либо с помощью усилительно –преобразовательного устройства (рис.6.7,б), при этом поток возбуждения остаётся постоянным.

Семейство механических характеристик, соответствующих данному способу регулирования, приведено на рис.6.8.

С изменением напряжения U пропорционально изменяется и скорость холостого хода

при этом угол наклона (или жестокость) механических характеристик остаётся неизменной.

Регулировочная характеристика линейна при напряжении на якоре U > U тр имеет зону нечувствительности при напряжении на якоре U тр, где –напряжение трогания двигателя. Дело в том, что двигатель не будет вращаться до тех пор, пока , а для создания такого момента необходимо иметь ток якоря

Для создания такого тока при скорости вращения n=0 необходимо иметь на якоре напряжение

Несмотря на то, что рассмотренный способ регулирования требует довольно сложного оборудования, его широко применяют в современных электроприводах, т.к. он обеспечивает плавное и экономичное регулирование скорости в широких пределах при сохранении высокой жесткости механических характеристик. Лучшие современные системы при данном способе обеспечивают диапазон до 1:100000.

Регулирование скорости по второму из указанных способов осуществляется изменением величины добавочного сопротивления , включённого последовательно в цепь якоря машины (рис.6.9,а).

Семейство механических характеристик при данном способе регулирования приведено на рис. 6.9,б.

С увеличением увеличивается угол наклона механической характеристики к оси абсцисс, при этом заданному моменту нагрузки соответствуют различные скорости вращения ротора. Скорость холостого хода в данном случае не изменяется. Достоинство такого способа регулирования скорости – простота схемной и аппаратурной реализации, недостатки- большие потери энергии в добавочном сопротивлении, узкий диапазон регулирования скорости при малых моментах нагрузки и малая жесткость механических характеристик при больших сопротивлениях . Регулировочная характеристика нелинейна.

Регулирование скорости вращения третьим способом можно осуществить по схеме, приведённой на рис. 6.10.

В цепь обмотки возбуждения включается добавочный реостат для регулирования тока возбуждения двигателя, напряжение на якоре остаётся при этом неизменным. В силу того, что , то при изменении Iв изменяется как скорость холостого хода, так и значение пускового момента М п.

Следовательно при , и , механические характеристики, соответствующие двум значениям потока возбуждения можно изобразить в виде рис. 6-11.

Ввиду того, что механические характеристики, соответствующие различным значениям потока возбуждения пересекаются между собой, то при малых моментах нагрузки скорость может возрастать с уменьшением потока, а при больших –падать. Регулировочная характеристика

для случая идеального холостого хода представлена кривой 1 на рис. 6.12.

В ДПТ с последовательным возбуждением поток возбуждения создаётся током якоря машины, для чего обмотка возбуждения и якорь двигателя включаются последовательно относительно источника питания, как показано на схеме рис. 6.13.

Обычно при токах магнитная цепь машины не насыщена и поток возбуждения пропорционален току возбуждения

.

При больших токах якоря магнитная цепь машины насыщена, и поток возбуждения можно считать постоянным.

Подставив в уравнение

,

где , а — сопротивление обмотки возбуждения, значение , получим

.

Зная, что , получим

,

где – постоянные.

Поскольку в установившемся режиме , то

и уравнение механической характеристики ДПТ с последовательным возбуждением в диапазоне нагрузок принимает вид

которому соответствует гиперболическая кривая, приведённая на рис. 6.14.

Способность двигателей последовательного возбуждения развивать большой электромагнитный момент, пропорциональный квадрату тока якоря, обеспечивает этим двигателям хорошие пусковые свойства, т. е. большой пусковой момент при сравнительно малом токе якоря. Поэтому такие двигатели применяют в грузоподъёмных и тяговых приводах. Следует обратить внимание на недопустимость работы электродвигателей с последовательным возбуждением в режиме холостого хода или с нагрузкой, менее 25% от номинальной – это приводит к разносу двигателя.

Регулирование скорости вращения этих двигателей возможно теми же способами, что и для двигателей с независимым возбуждением.

В этих двигателях магнитный поток Ф создаётся в результате совместного действия двух обмоток возбуждения – параллельной и последовательной (рис.6.15), поэтому механическая характеристика (кривая 3 на рис.6.1,6) располагается между характеристиками двигателя с независимым возбуждением (кривая 1) и двигателя с последовательным возбуждением (кривая 2).

Источник