Точно так же, когда машина работает в качестве двигателя, при возрастании ее механической нагрузки, т. е. при увеличении отдаваемой ею механической мощности Рмех, должна соответственно возрастать и поглощаемая ею из сети электрическая мощность Рэл, т. е. должен увеличиваться ток через якорь. В правильности этого легко убедиться, включив в цепь якоря амперметр. Когда двигатель работает вхолостую или совершает очень небольшую работу, ток в цепи якоря очень мал. Увеличим теперь нагрузку якоря, например тормозя его вал или присоединив к двигателю какой-нибудь станок. Мы заметим, что при этом ток
444
через якорь, измеряемый амперметром, автоматически усилится до необходимого значения, при котором отбираемая от сети электрическая мощность равна затрачиваемой двигателем полезной механической мощности плюс неизбежные потери на нагревание проводников током (джоулево тепло), на перемагничивание железа в якоре и на трение в движущихся частях соединенного с ней станка.
Это автоматическое согласование электрической мощности с механической неизбежно следует из закона сохранения энергии. Но как оно происходит? Благодаря какому процессу увеличивается идущий через якорь электрический ток при увеличении механической нагрузки двигателя? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно иметь в виду, что независимо от того, работает ли машина как генератор или как двигатель, в витках ее якоря, вращающихся в магнитном поле индуктора, возникав» индуцированная э. д. с. ?i , направленная, согласно правилу Ленца, противоположно напряжению внешней сети Uвнеш, к которой машина присоединена. Таким образом, в цепи якоря фактически действует напряжение, равное разности Uвнеш — ?i , и по закону Ома ток в якоре
(172.1)
где Rяк — активное сопротивление якоря.
Если Uвнеш>?i, то энергия отбирается от сети, т. е. машина работает как двигатель, если же Uвнеш<?i, то машина отдает энергию в сеть, т. е. работает как генератор. Индуцированная э. д. с. ?i тем больше, чем больше частота вращения якоря. Пока нагрузка двигателя мала, ротор его вращается быстро, индуцированная э. д. с. ?i велика и почти равна Uвнеш и ток в якоре очень слаб. При увеличении механической нагрузки двигателя частота вращения ротора убывает, индуцированная э. д. с. ?i уменьшается и ток Iяк в якоре возрастает.
§ 173. Основные рабочие характеристики и особенности двигателей постоянного тока с параллельным и последовательным возбуждением. Как и в случае генератора, обмотки индуктора и якоря двигателя могут быть соединены либо последовательно (рис.339), либо параллельно (рис.340). В первом случае двигатель называют двигателем с последовательным возбуждением (или сериесным двигателем), во втором — двигателем с параллельным возбуждением (или шунтовым двигателем). Применяются также двигатели со смешанным возбуждением (компаунд-двигатели), в которых часть обмоток индуктора соединена с якорем последовательно, а часть параллельно. Каждый из этих типов двигателей имеет свои особенности, делающие его применение целесообразным в одних случаях и нецелесообразным в других. далее