Машины последовательного и смешанного возбуждения

Важно заметить, что МПТ последовательного возбуждения могут работать только в двух тормозных режимах – противовключения и динамического торможения.

Режим работы с рекуперацией энергии в сеть физически невозможен, поскольку недостижима скорость идеального холостого хода w₀ и, следовательно всегда выполняется условие .

Режиму торможения противовключением соответствует участок любой механической характеристики при , т.е. при изменении знака скорости по отношению к ее знаку в двигательном режиме работы на той же характеристике. Для осуществления этого режима необходимо, как и в МПТ с независимым возбуждением, изменить полярность напряжения на якоре по отношению к полярности напряжения в двигательном режиме работы. Для этого обычно используют схему контактного моста, показанную на рис. 4.33,а, в которой замкнутое состояние контактов силового контактора Д соответствует двигательному режиму, а контактов Т – режиму противовключения.

Необходимо подчеркнуть, что при этом, как и при независимом возбуждении, знаки тока, ЭДС движения и напряжения совпадают, поэтому ток может достигать больших, опасных для машины значений. Ограничение тока допустимыми пределами в этом режиме достигается включением последовательно с якорем дополнительного резистора R _тп с соответствующим сопротивлением при размыкании дополнительного шунтирующего его контакта контактора Т.

Динамическое торможение МПТ последовательного возбуждения может выполняться двумя способами. В первом способе (рис. 4.33,б) обмотка возбуждения отключается от якорной цепи и через дополнительный резистор R _вд подключается к источнику питания, а якорная обмотка замыкается на второй дополнительный резистор R _дт. Получаемые в результате тормозные характеристики полностью аналогичны характеристикам двигателя независимого возбуждения (см. рис. 4.32, характеристика б). Использование дополнительного резистора в цепи обмотки возбуждения R _вд обусловлено необходимостью ограничения тока в низкоомной обмотке возбуждения на уровне номинального значения.

Во втором способе – при самовозбуждении – якорь с последовательно включенной обмоткой возбуждения замыкается на дополнительный резистор R _дт. При этом для исключения размагничивания машины нельзя допустить изменения направления тока возбуждения по отношению к его направлению в двигательном режиме работы. Поэтому схему строят так (рис. 4.33,в), чтобы при изменении направления тока в якорной обмотке направление тока в обмотке возбуждения сохранялось прежним.

В этом случае в первый момент после переключения в якоре, вращающемся в поле остаточного магнетизма наведется ЭДС и потечет ток, протекание которого в последовательно включенной с ним обмотке возбуждения вызовет поток, совпадающий по направлению с потоком остаточного магнетизма, т.е. произойдет усиление магнитного потока машины или, как говорят, наступит режим ее самовозбуждения. Однако, для возникновения режима самовозбуждения необходимо выполнение дополнительного условия, а именно, суммарное сопротивление якорной цепи R _S= R _я+ R _дт +R _в и скорость вращения двигателя должны быть такими, чтобы выполнялось равенство

, (4.60)

что графически означает существование точки пересечения кривой Е (I _я) и прямой I _я(R _S) на рис. 4.34,а. Очевидно, чем больше скорость, тем меньше должно быть суммарное сопротивление якорной цепи (рис. 4.34,а). При R _дт=0, т.е. при замкнутой накоротко якорной цепи получаем наименьшую скорость w_кр, при которой возможно самовозбуждение машины. При текущем значении скорости самовозбуждение возможно, когда сопротивление R _S не превышает своего критического значения R _кр.

Так как направление тока якоря определяется направлением ЭДС движения, оно противоположно его направлению в двигательном режиме. В результате при неизменном направлении магнитного потока изменяется направление момента, т.е. момент становится тормозным. Механические характеристики в этом режиме нелинейны, их строят по точкам. Из уравнения баланса мощности для этого режима

(4.61)

следует соотношение

(4.62)

Поэтому при известном суммарном сопротивлении R _S задаются рядом значений тока, для которых по универсальной характеристике определяют соответствующие им значения момента и по формуле (4.62) вычисляют скорость. Примерный вид механической характеристики в режиме самовозбуждения изображен на рис. 4.34,б (кривая б).

Двигатели смешанного возбуждения допускают все три способа торможения. В режиме рекуперативного торможения при w>w₀ как и у двигателей независимого возбуждения изменяется направление тока якоря. Соответственно, изменяется направление тока в обмотке последовательного возбуждения, что ведет к изменению направления создаваемого ей потока, в результате чего тормозной момент двигателя, определяемый как

(4.63)

при некотором значении тока достигает максимального отрицательного значения - М _макс, а затем стремится к нулю. Поэтому на практике для повышения тормозного момента в этом режиме обычно обмотку последовательного возбуждения либо переключают так, чтобы создаваемые ею и обмоткой независимого возбуждения потоки суммировались, либо, в простейшем случае, вообще отключают. Примерный вид зависимостей w(I _я) и w(M) в режиме рекуперативного торможения показан, соответственно, на рис. 4.35,а и рис. 4.35,б при w>w₀.

Режиму противовключением соответствуют участки характеристик w(I_я) и w(M ), являющиеся продолжением соответствующих характеристик в двигательном режиме работы. Динамическое торможение этих двигателей обычно реализуют при независимом возбуждении.