В электрической терминологии параллельную цепь часто называют шунтом. Следовательно, двигатели постоянного тока, в которых якорь и обмотки возбуждения соединены параллельно, называются двигателями постоянного тока с параллельным возбуждением или шунтирующими двигателями постоянного тока. Различия в конструкции двигателей постоянного тока с последовательной обмоткой и шунтирующих двигателей постоянного тока приводят к некоторым различиям в работе между этими двумя типами, но наиболее существенное различие заключается в их скоростных характеристиках. Там, где двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой демонстрирует прямо обратную зависимость между нагрузкой и скоростью, шунтирующий двигатель постоянного тока способен поддерживать постоянную скорость независимо от нагрузки на двигатель.

В двигателе постоянного тока с последовательной обмоткой обмотки якоря и возбуждения соединены последовательно, и ток через них равен (I_total = I_a = I_f). Поскольку обмотки якоря и обмотки возбуждения шунтирующего двигателя постоянного тока соединены параллельно, ток в шунтирующем двигателе делится на две части — ток через якорь и ток через обмотки возбуждения — и общий ток является суммой двух частей.

Где:

I_total = полный ток питания

I_a = ток через обмотки якоря

I_sh = ток через шунтирующие (возбуждающие) обмотки

Шунтирующие (возбуждающие) обмотки шунтирующего двигателя постоянного тока изготовлены из проволоки меньшего диаметра, но они имеют гораздо больше витков, чем двигатель постоянного тока с последовательной обмоткой. Большое количество витков позволяет создавать сильное магнитное поле, но провода меньшего сечения высокое сопротивление и ограничивают ток, протекающий через шунтирующую катушку. Следовательно, пусковой момент шунтирующего двигателя постоянного тока невелик, а это означает, что нагрузка на вал должна быть небольшой при запуске.

В шунтирующем двигателе постоянного тока крутящий момент пропорционален току якоря (как показано в приведенном ниже уравнении крутящего момента). Напротив, для двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением крутящий момент увеличивается как квадрат тока якоря. Эта экспоненциальная зависимость крутящего момента от тока позволяет использовать последовательное возбуждение для обеспечения высокого пускового момента и справляться с высокими пусковыми нагрузками.

Когда напряжение подается на шунтирующий двигатель постоянного тока, якорь потребляет ток, достаточный для создания сильного магнитного поля, которое взаимодействует с магнитным полем, создаваемым шунтирующими обмотками, заставляя якорь вращаться. Вращающийся якорь (он же ротор) создает обратную ЭДС, которая противодействует напряжению якоря и уменьшает ток якоря. Если нагрузка на двигатель увеличивается, вращение якоря замедляется и обратная ЭДС уменьшается, поскольку обратная ЭДС пропорциональна скорости.

Где:

E_b = обратная ЭДС

Φ = поток

P = количество полюсов

Z = количество катушек

N = скорость вращения

При меньшем напряжении обратной ЭДС и постоянном напряжении питания (E) напряжение якоря увеличивается.

Увеличение напряжения якоря приводит к увеличению тока якоря. Поскольку крутящий момент пропорционален току якоря, крутящий момент также увеличивается.

Где:

T = крутящий момент

A = площадь

Наконец, этот увеличенный крутящий момент позволяет двигателю увеличить свою скорость и компенсировать замедление из-за нагрузки. Следовательно, шунтирующий двигатель постоянного тока способен саморегулировать свою скорость и может быть отнесен к двигателю с постоянной скоростью.

Благодаря своим возможностям саморегулирования скорости шунтирующие двигатели постоянного тока идеально подходят для применений, где требуется точное регулирование скорости. Однако имейте в виду, что они не могут обеспечить высокий пусковой момент, поэтому нагрузка при запуске должна быть небольшой. Области применения, соответствующие этим критериям и подходящие для шунтирующих двигателей постоянного тока, включают станки, такие как токарные и шлифовальные станки, и промышленное оборудование, такое как вентиляторы и компрессоры.

Вам так же может быть интересно:

Повторитель (сплиттер) сигнала энкодера РДПУ.465645.002 предназначен для обеспечения гальванической развязки 2500 В между входным и выходными сигналами, а так же дублирования сигнала инкрементального энкодера с напряжением питания 5 В с комплиментарным выходным сигналом типа «Line Driver» A, A\, B, B и частотой до 1 МГц.