Режимы работы машины постоянного тока
В двигателях параллельного возбуждения при неизменном токе в обмотке возбуждения (IВ = const) магнитный поток изменяется при нагрузке весьма незначительно, поэтому с некоторым приближением можно принять Ф = const. В этом случае электромагнитный момент пропорционален току в цепи якоря и механическая характеристика n = f(М) может быть представлена зависимостью n = f(Ia) (рис, 29.8). Если эту характеристику продолжить в обе стороны за пределы осей координат (прямая 1), то можно показать, что электрическая машина в зависимости от величины и знака внешнего момента, действующего на ее вал со стороны связанного с ним механизма, может работать в трех режимах: двигательном, тормозном и генераторном.
При работе двигателя без нагрузки ток в цепи якоря Ia0 небольшой. При этом частота вращения n = n0 (точка А). Затем с появлением на валу двигателя нагрузочного момента, противодействующего вращающему, ток в цепи якоря возрастает, а частота вращения уменьшается. Если увеличить противодействующий момент до значения, при котором якорь двигателя остановится (точка B), то ЭДС Еa = 0 и ток двигателя достигает значения . Если двигатель применяют для привода механизма, нагрузочный момент которого может быть больше вращающегося (например, привод барабана, на который наматывается трос с грузом), то при последующем увеличении нагрузочного момента этого механизма якорь машины вновь начнет вращаться, но теперь уже в другую сторону. Теперь момент, действующий на вал электрической машины со стороны нагрузочного механизма, будет вращающим, а электромагнитный момент машины - тормозящим, т. е. электрическая машина перейдет в тормозной режим. При работе машины в этом режиме ЭДС якоря действует согласованно с напряжением, т. е, .
При использовании машины в тормозном режиме необходимо принять меры для ограничения тока якоря. С этой целью в цепь якоря включают добавочное сопротивление, величина которого обеспечивает получение искусственной характеристики двигателя, пересекающейся с осью абсцисс при токе якоря (штриховая прямая).
Если при работе двигателя в режиме х.х. к его валу приложить момент, направленный в сторону вращения якоря, то частота вращения, а следовательно, и ЭДС Еa начнут возрастать. Когда ЭДС Еa = U, машина не будет потреблять тока из сети (точка С) и частота вращения якоря достигает значения, называемого пограничной частотой вращения nХ.Х.
Рис. 29.8. Режимы работы машины постоянного тока:
1 - с параллельным (независимым) возбуждением; 2 - со смешанным возбуждением; 3 - с последовательным возбуждением
При дальнейшем увеличении внешнего момента на валу машины ЭДС Еа станет больше напряжения, а в цепи якоря опять возникает ток, но другого направления. При этом машина перейдет в генераторный режим: механическая энергия, затрачиваемая на вращение якоря будет преобразовываться в электрическую и поступать в сеть.
Перевод машины из двигательного в генераторный режим используют для торможения двигателя, так как в генераторном режиме электромагнитный момент является тормозящим (рекуперативное торможение).