Двигатели последовательного возбуждения

Естественные скоростная и механическая характеристики. В двига­телях последовательного возбуждения ток якоря одновременно является также током возбуждения . Поэтому поток машины  изменя­ется в широких пределах при изменении нагрузки. Используя выражение , можно записать уравнения скоростной и механической характери­стик в следующем виде:

 ; ,

где . Из этих уравнений следует, что и скоростная и механическая характеристики являются мягкими, т.к. имеют гиперболиче­ский характер, рис.48. 

При малых токах скорость вращения якоря двигателя становится недо­пустимо большой. Поэтому работа двигателей последовательного возбужде­ния, за исключением двигателей малой мощ­ности, на холостом ходу не допускается. Обычно минимально допустимая нагрузка со­ставляет около 20-25% номинальной.

Отметим отличие в рабочих свойствах двигателей параллельного и последователь­ного возбуждения, которые вытекают из рас­смотрения уравнений их характеристик. По­скольку у двигателей параллельного возбуждения , а у двигателей последовательного возбуждения  и при пуске допускается , то двигатели последовательного возбуждения развивают значи­тельно больший пусковой момент по сравнению с двигателями параллель­ного возбуждения. У двигателей параллельного возбуждения скорость вращения почти постоянная и не зависит от нагрузке, а у двигателей последовательного возбуждения . Поэтому у двигателей парал­лельного возбуждения полезная мощность , а у двигате­лей последовательного возбуждения .  Та­ким образом, у двигателей последовательного возбуждения, при измене­нии момента нагрузки в широких пределах, мощность изменяется в меньших пределах, чем у двигателей параллельного возбуждения.

Поэтому для двигателей последовательного возбуждения менее опасны перегрузки по моменту, В связи с этим двигатели последова­тельного возбуждения имеют существенные преимущества в случае тя­желых условий пуска и изменения момента нагрузки в широких преде­лах. Они широко применяются в электрической тяги (электрифицированный транспорт) и в подъемно-транспортных установках.

Регулирование скорости посредством ослабления магнитного по­тока производится либо путем шунтирования обмотки возбуждения некото­рым сопротивлением , либо уменьшением числа включенных в работу витков обмотки возбуждения, рис.49. В последнем случае должны быть пре­дусмотрены соответствующие выводы из обмотки возбуждения.

Потери в шунтирующем сопротивлении малы, а суммарные по­тери на возбуждение даже уменьшаются. Вследствие этого КПД двигателя остается вы­соким, и такой способ регулирования широко применяется на практике. При регулировании скорости вращения ослаблением магнитного потока уменьшается или ток возбуждения, или уменьшается МДС обмотки возбуждения, в связи с чем скорость вращения возрастает.

Регулирование скорости вращения пу­тем шунтирования якоря. При шунтировании якоря ток и поток возбуждения возрастают, а скорость вращения уменьша­ется. Шунтирующее сопротивление практически находится под полным напряжением сети и потери в нем значительны, что приводит к сильному уменьшению КПД двигателя.

Регулирование скорости вращения включением сопротивления в цепь обмотки якоря. Этот способ позволяет регулировать скорость вниз от номинальной. Так как одновременно при этом значительно уменьшается КПД двигателя из-за больших электрических потерь в добавочном сопротив­лении в обмотке якоря , то такой способ регулирования находит ограни­ченное применение.

Регулирование скорости изменением напряжения. Этим способом можно регулировать скорость вниз от номинального значения с сохранением высокого КПД. Данный способ регулирования широко применяется в транспортных установках, где на каждой ведущей оси устанавливается от­дельный двигатель и регулирование осуществляется путем переключения двигателей с параллельного включения в сеть на последовательное, рис.50. При этом напряжение на обмотке якоря уменьшается в два раза, в случае применения в транспортном средстве одинаковых по характеристикам двига­телей, что обычно и делается.