5.3.12. Двигуни з паралельним збудженням

Залежно від способу живлення системи збудження двигуни постійного струму розподіляють на:

1. Двигуни з паралельним збудженням (їх ще називають шунтовими двигунами), рис. 5.41 (а) .

2. Двигуни з послідовним збудженням (серієсні двигуни), рис. 5.42 .

3. Двигуни зі змішаним збудженням (компаундні двигуни), рис. 5.43.

4. Двигуни з незалежним збудженням.

5 . Двигуни з постійними магнітами.

Схема вмикання в мережу двигуна з паралельним збудженням показана на рис. 5.41. Характерною особливістю цього двигуна є те, що струм в обмотці збудження не залежить від струму навантаження (струму якоря). Реостат в колі якоря R_п - це пусковий реостат, призначений для зменшення пускового струму. Реостат в колі збудження - регулювальний R_р призначений для зміни струму збудження І_зб, і тим самим магнітного потоку головних полюсів (Ф), що приведе до зміни частоти обертання (n).

Для двигуна з паралельним збудженням умова електричної рівноваги (рис. 5.42): , а І = І_зб + І_я.

З врахуванням опору пускового реостату (рис. 5.41,б): .

Експлуатаційні властивості двигуна визначаються його робочими

характеристиками, під якими розуміють залежність частоти обертання п, струму I, корисного моменту М₂, обертового моменту М від потужності на валу двигуна Р₂ при U=const, І_зб = const (рис. 5.44).

Д ля аналізу залежності n=f(P₂), яку називають швидкісною характеристикою, звернемося до формули (6), із якої видно, що при незмінній напрузі U на частоту обертання впливають два фактори: падіння напруги в колі якоря , і потік Ф. При збільшенні навантаження (гальмівного моменту) зростає I_я, зменшується чисельник ( ), при цьому внаслідок реакції якоря

зменшується і знаменник (Ф). Переважно ослаблення потоку, зумовлене

реакцією, незначне, і ( ) впливає на частоту обертання сильніше ніж другий. В результаті частота обертання n двигуна із зростанням навантаження Р₂ зменшується, і графік n=f(P₂) спадає. Зміну частоти обертання при переході від номінального навантаження до холостого ходу, виражену у відсотках, називають номінальною зміною частоти обертання:

,

де n₀ - частота обертання двигуна в режимі холостого ходу.

Переважно для двигунів паралельного збудження = 2...8%, тому характеристика n₂= f (P₂) практично є жорсткою.

Залежність корисного моменту на валу двигуна М₂ від навантаження виражається залежністю: М₂=9,55 , тут Р₂ – Вт, n – об/хв; М - Н·м. Якщо n=const, ця залежність була б прямою. Однак із зростанням навантаження частота обертання зменшується, і тому залежність М₂=f(P₂) є криволінійною.

Повний обертовий момент двигуна М=М₀+М₂, де М₀ – момент холостого ходу (х.х.); при І_зб =const , що забезпечує постійність магнітних втрат в двигуні, момент х.х. М_о≈ const. Тому графік залежності М=f(P₂) проходить паралельно до кривої М₂(P₂). Якщо прийняти, що Ф=const, то графік М=f(P₂) є водночас вираженням залежності І=f(P₂), тому що (рис. 5.44).

Механічною характеристикою шунтового двигуна називається залежність n=f(M) при U=const і І_зб = const. Для одержання її аналітичного виразу звернемося до формули (6):

. (8)

Із формули моменту значення струму . Підставимо це значення в (8), одержимо:

, (9)

де n₀ – частота обертання двигуна в режимі холостого ходу; - зміна частоти обертання, викликана зміною навантаження на валу двигуна.

Якщо знехтувати реакцією якоря і при І_зб =const, то можна прийняти, що Ф =const. Тоді механічна характеристика двигуна паралельного збудження є прямою лінією, дещо нахиленою до осі абсцис (рис. 5.45). Кут нахилу механічної характеристики тим більший, чим більше значення опору, увімкненого в коло якоря. Механічну характеристику за відсутності додаткового опору в колі якоря називають природною (пряма 1), а при введенні додаткових опорів в коло якоря - штучними характеристиками (прямі 2 і 3).