Обмотка возбуждения двигателя включена последовательно с якорем, рис. 3.24, а. Ток якоря равен току возбуждения. Поэтому обмотка возбуждения имеет большое сечение и малое число витков. Последовательное соединение обмотки возбуждения является отличительной особенностью этого двигателя и влияет на вид характеристик. С увеличением тока якоря, увеличивается поток, скорость двигателя резко падает, т. е. получается мягкая скоростная характеристика, рис. 3.24, б.
Рис. 3.24 Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения: а – принципиальная схема, б – рабочие характеристики, в – механические характеристики
1. Скоростная характеристика,зависимость (рис. 3.24, б) в общем виде, за счет насыщения, не имеет аналитического выражения так как магнитный поток является функцией от тока якоря , которое можно получить только для ненасыщенной машины, когда . Момент , при , , т. е. если ток нагрузки возрастает в 2 раза, то момент в 4 раза. Это условие и определяет область применения этих двигателей, т. е. используются там, где при пуске нужен большой пусковой момент (тяговый привод).
2. Моментная характеристика,зависимость , записывается выражением , и при , , изображена на рис. 3.24, б.
3. Механическая характеристика,зависимость . Аналитическое выражение характеристики может быть записано при условии . , , , если подставить ток в исходное уравнение, получим: , , где .
Общий вид механических характеристик представлен на рис. 3.24, в. Двигатель последовательного возбуждения пойдет на разнос при работе его в холостую. Это может привести к механическим поломкам двигателя. Поэтому, минимальный ток двигателя должен быть не менее .