Рис. 3.2. Характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения: а - электромеханические ; б - рабочие.
Электромеханические характеристики двигателя - зависимость электрических и механических величин, характеризующих работу двигателя, от момента на валу М2. Рабочие характеристики двигателя - зависимость электрических и механических величин, характеризующих работу двигателя, от мощности на валу Р2. Опытные электромеханические характеристики показаны на рис. 3.2,а, а опытные рабочие характеристики - на рис. 3.2,б. Проведем анализ зависимостей без учета насыщения магнитной цепи.
Учитывая М=cMФIЯ, Ф=cФIЯ, М=М2+М0, получим зависимость тока якоря IЯ~√M2+M0 . Здесь М - электромагнитный момент двигателя; М0 - тормозной момент от трения, вентиляции и магнитных потерь в якоре. Характеристика IЯ=f(M2) имеет вид параболы относительно оси абсцисс. Такой же вид имеет зависимость потребляемой мощности от момента нагрузки Р1=UIЯ~√M2+M0 . Из выражения п=(U-IЯΣRЯ)/сеФ получим зависимость частоты вращения
С ростом нагрузки на валу частота вращения двигателя уменьшается. Зависимость имеет вид гиперболы. Полезная мощность на валу двигателя Р2=0,105М2п. Принимая допущения п~1/√M2+M0 и М2 >> М0, получим Р2~√M2. КПД двигателя определяется аналитическим выражением
При малых нагрузках с увеличением М2 кпд возрастает, так как потери трения, вентиляционные и магнитные, примерно постоянны, а электрические потери в сопротивлении якорной цепи малы. При нагрузках М2 ≈ (0,4-0,7)М2НОМ кпд достигает максимума. При больших нагрузках кпд убывает, так как электрические потери в цепи якоря значительно возрастают и становятся больше постоянных потерь. При нагрузках M2=(0,25-1)М2НОМ характеристика кпд имеет область пологого максимума.
Учитывая Р2~ √M2, получим приближенные зависимости IЯ~Р2; η~1/Р2; Р1=Р2+Р0+РЭЛ; М2~Р22. Зависимость η=f(P2) имеет такой же вид, как и зависимость η = f(M2).