нию сети, а ток в якоре равен нулю, т. е. генератор работает вхолостую.

Если ток возбуждения меньше тока, соответствующего режиму холостого хода генератора (Ib<Iso). то ЭДС обмотки якоря будет меньше напряжения сети и ток в якоре изменит направление на обратное (рис. 5.216), что видно из (5.7). При изменении направления тока в проводниках обмотки якоря также изменится направ-

а ;

Рис. 5.20. Работа: а) генератора; б) двигателя постоянного тока

ление электромагнитного момента М^, развиваемого машиной т. е. момент станет вращающим. Таким образом, машина, потребляя электрическую энергию, вырабатывает механическую энергию, т. е. работает двигателем.

Если отключить первичный двигатель, то якорь машины будет продолжать вращаться под действием развиваемого электромагнитного момента М^. При вращении якоря в проводниках его обмотки создается ЭДС, направление которой противоположно направлению тока. Поэтому ее называют противоэдс или обратной ЭДС.

Противоэдс играет роль регулятора потребляемой мощности, т. е. изменение потребляемого тока происходит вследствие изменения противоэдс, равной

Е = СпФ. (5.8)

Вращающий момент, развиваемый двигателем

Л1ф = КФ1а.

(5.9)

В этих выражениях С я К - постоянные конструктивные коэффициенты.

Приложенное напряжение уравновешено противоэдс и падением напряжения в сопротивлении обмотки якоря и щеточных контактов. Поэтому для двигателя уравнение равновесия эдс примет вид

и = Е + 1,г„ (5.10)

Ток в обмотке якоря

Ia = {U,-E)/r,. (5.11)

Из ф-л (5.8) и (5.10) находим число оборотов якоря двигателя

п = {и,~1г,)/(СФ). (5.12)

Условием установившегося режима работы двигателя является равенство вращающего и тор.мозного моментов. Если вращающий момент, развиваемый двигателем М\р, уравновешен тормозным на валу Мт. то скорость вращения якоря остается постоянной. При нарушении равновесия моментов появляется дополнительный момент, создающий положительное или отрицательное ускорение вращения якоря.

Если увеличить нагрузку (тормозной момент на валу двигателя Мт), то равновесие моментов нарушится (М^ <СМт) и скорость вращения якоря начнет уменьшаться. При уменьшении скорости вращения якоря уменьшается также противоэдс, т. е. увеличиваются как ток в якоре, так и вращающий момент двигателя. Изменение скорости вращения, противоэдс и тока в якоре происходит до восстановления равновесия моментов, т. е. до тех пор, пока вращающий момент не окажется вновь равным тормозному моменту. Если равновесие моментов не восстанавливается и тормозной момент остается всегда больше вращающего момента (Л1т>Мф), то скорость вращения уменьшается непрерывно до остановки двигателя. Такие ситуации возникают при больших тормозных моментах на валу и значительных понижениях напряжения сети.

При уменьшении нагрузки на валу двигателя (Мф>Л1т) скорость вращения якоря начнет увеличиваться, что увеличит противоэдс в его обмотке Ток в обмотке якоря начнет уменьшаться, уменьшая вращающий момент двигателя. Скорость, противоэдс и ток в якоре будут изменяться также до восстановления равновесия моментов (Л1ф=Л1т)

Однако в двигателях постоянного тока сравнительно часто создаются условия, при которых равновесие моментов не восстанап-ливается при любом изменении скорости, так что вращающий момент всегда остается больше тормозного момента на валу двигателя (Мф>Мт). В таких случаях скорость вращения якоря непрерывно увеличивается, теоретически стремясь к бесконечности.

Значительное превышение номинальной скорости может разрушить машину. Такой аварийный режим называется разносом двигателя.

Направление вращения якоря двигателя зависит от полярности полюсов и от направления тока в проводниках обмотки якоря. Таким образом, для реверсирования двигателя, т. е. для изменения Направления вращения якоря нужно изменить полярность полюсов переключением обмотки возбуждения, или изменить направление тока в обмотке якоря. Обмотка возбуждения обладает зна-

чительной иадуктивностью и переключение ;ее нежелательно. Поэтому обычно реверсирование двигателей постоянного тока осуществляется переключением обмотки якоря.

5.10. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Рабочие свойства двигателей определяются их рабочими хат рактеристиками, представляющими собой зависимости числа оборотов п, вращающего момента Жф, потребляемого тока h, мощности Pi и КПД Г] от полезной мощности на валу Рг.

Эти зависимости соответствуют естественным условиям работы двигателя, т. с. машина не регулируется и напряжение сети остается постоянным. Так как при изменении полезной мощности Ро (т. е. нагрузки на валу) изменяется также и ток в якоре машины, то рабочие характеристики часто строятся в зависимости от тока в якоре.

Схема двигателя параллельного возбуждения изображена на рис. 5.19, а его характеристики - на рис. 5.21.

Число оборотов двигателя п = = (Uc-1аГа)/(СФ). с увеличением нагрузки на валу двигателя увеличивает- ся также и ток в якоре, т. е. падение напряжения в сопротивлении обмотки якоря. Так как ток возбуждения остается неизменным (машина нерегули-руема), то магнитный поток также остается постоянным. Однако при увеличении тока в якоре увеличивается размагничивающее действие потока реакции якоря и магнитный поток Ф несколько уменьшается. Увеличение

аТеля-р^лГлГгоГзбУж: напряжения в сопротивлении

дения якоря уменьшает скорость, а уменьше-

ние Ф увеличивает ее. Обычно изменения падения напряжения влияют на скорость в несколько большей степени, чем реакция якоря, так что с увеличением тока в якоре скорость уменьшается. Изменение скорости у двигателя этого типа незначительно и не превышает 5% при изменении нагрузки от нуля до номинальной, т. е. двигатели параллельного возбуждения имеют жесткую скоростную характеристику.

При неизменном магнитном потоке зависимость электромагнитного момента от тока в якоре представится прямой линией. Но за счет реакции якоря с увеличением нагрузки несколько уменьшится магнитный поток и зависимость электромагнитного момента пойдет несколько ниже прямой линии.

Схема двигателя последовательного возбуждения показана на рис. 5.22а. Пусковой реостат этого двигателя имеет только два зажима, так как обмотка возбуждения и якорь образуют одну по