Двигатели параллельного возбуждения

Естественные скоростная и механическая характеристики двига­теля определяются уравнениями:

;

и характеризуют работу двигателя при отсутствии дополнительных со­противлений в цепи якоря. Ввиду того что изменение магнитного потока под действие поперечной реакции якоря относительно мало, механические харак­теристики совпадают по своему виду со скоростными. Поэтому в дальней­шем будем рассматривать только скоростные характеристики двигателя па­раллельного возбуждения.

Если допустить, что магнитный поток фак­тически остается постоянным и не зависит от тока якоря (нагрузки), то с увеличением по­следнего скорость вращения будет умень­шаться. Причем согласно уравнению характе­ристики - по линейному закону, т.к. увеличи­вается падение напряжения на обмотке якоря , рис.44. Изменение скорости  при пе­реходе от холостого хода  к номинальной нагрузке  у двигателей параллельного возбуждения мало и составляет 2-8% от . Такие слабо падающие характеристики называются жесткими. Дви­гатели параллельного возбуждения с жесткими характеристиками приме­няются в установках, в которых требуется, чтобы скорость вращения при изменении нагрузки сохранялась приблизительно постоянной (металлоре­жущие станки и т.д.).

Регулирование скорости посредством ослаб­ления магнитного потока производится с помощью реостата в цепи обмотки возбуждения , рис.45. 

При отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря для разных значений тока возбужде­ния и, следовательно, магнитного потока, скорост­ные характеристики представлены на рис.46. Ниж­няя характеристика соответствует номинальному магнитному потоку, и при его уменьшении, ско­рость вращения увеличивается. Двигатели общего применения допускают по усло­виям коммутации регулирование скорости ослаблением магнитного потока в пределах 1:2. Изготовля­ются также двигатели с регулиро­ванием скорости таким способом в пределах 1:5, но при этом стои­мость машины увеличивается.

Регулирование скорости со­противлением в цепи якоря осу­ществляется с помощью добавочного сопротивления . В этом случае, урав­нение скоростной характеристики имеет вид:

Добавочное сопротивление может быть регулируемым и должно быть рассчитано на длительную работу. Цепь возбуждения должна быть включена на напряжение сети для создания достаточного пускового момента.

При включении добавочного сопротивления характеристики становятся менее жесткими, а при больших значениях сопротивления – круто падаю­щими, или мягкими. Чем больше добавочное сопротивление, тем меньше скорость вращения и ниже КПД двигателя, из-за больших электрических по­терь в этом сопротивлении.

Регулирование скорости вращения посредством изменения напря­жения на обмотке якоря можно осуществить, если имеется источник постоянного тока регулируемого напряжения.Так как  напряжение можно изменять только в сторону уменьшения от номинального, то скорость враще­ния при этом будет уменьшаться.

Регулировочная характери­стика двигателя это зависимость скорости вращения от тока возбуж­дения при постоянном напряжении и токе якоря (на­грузке), т.е.  при . Уравнение этой характери­стики можно полу­чить из уравнения скоростной характеристики , считая в пер­вом приближении, что магнитный поток пропорционален току возбужде­ния, т.е. , где - коэффициент пропор­циональности. Тогда:

и регулировочная характеристика имеет гиперболи­ческий вид, рис.47. При ма­лых значениях тока возбуждения скорость вращения двигателя резко возрас­тает. При обрыве цепи обмотки возбужде­ния и отсутствии нагрузочного мо­мента скорость вращения двигателя воз­растает до недопустимых пределов («разнос двигателя»), так как магнитный поток в этом случае равен потоку остаточного намагничивания полюсов и достаточно мал. Обрыв цепи об­мотки возбуждения сопровождается также большим возрастанием тока якоря, так как индуктируемая остаточным потоком противо-ЭДС мала. Ток при этом возрастает практически до величины тока короткого замыкания. Для предотвращения этого в цепи обмотки возбуждения защищающие и коммутационные аппараты не ставятся.