Возбуждение (электротехника)

Электромашинный преобразователь электровоза ВЛ10 — агрегат для независимого возбуждения двигателей, работающих в режиме генераторов при электроторможении

Параметры двигателей электровоза 2ЭС6 при езде на независимом возбуждении: зелёные столбцы — токи якорей, синие — токи возбуждения

Возбужде́ние — в электротехнике: создание в электрической машине магнитного потока, с которым будет взаимодействовать магнитное поле якоря.

Устройство для создания потока возбуждения называется индуктором, им могут служить как постоянные магниты, так и электромагниты (обмотки). Индуктор может располагаться как на статоре машины (в машине постоянного тока, МПТ), так и на роторе (в синхронной машине), в этом случае якорем служит статор и переменный ток в нём создаётся внешним источником, тогда как в МПТ эту роль выполняет коллектор. От потока возбуждения генератора зависит его ЭДС, то есть выходное напряжение (согласно формуле E = CФω — конструктивный коэффициент машины умножить на магнитный поток умножить на угловую скорость вращения), от потока возбуждения двигателя — вращающий момент и частота вращения.

В случае электромагнитного возбуждения возможны разные варианты включения обмоток возбуждения (ОВ). В случае, если машина работает как генератор, ОВ может питаться как от самого генератора (самовозбуждение), в этом случае первоначальное возбуждение может происходить как за счёт кратковременной подачи тока в ОВ от постороннего источника, так и за счёт остаточной намагниченности машины, а может всё время питаться от постороннего источника (независимое возбуждение). Роль этого источника может играть специальная электромашина, которая носит название возбудитель, или статический преобразователь с таким же названием. Такая схема в настоящее время широко распространена в электропередачах тепловозов.

Также возможно комбинированное возбуждение, применяемое в некоторых авиационных электрогенераторах — основной поток создаётся постоянными магнитами, но для регулирования потока на статоре дополнительно намотаны обмотки, магнитный поток которых направлен против потока постоянных магнитов. В этом случае при запуске на якорь действует полный магнитный поток, который по мере роста оборотов генератора ослабляется при помощи подачи тока в обмотки — для стабилизации напряжения на выходе генератора.

В двигателях возможно как возбуждение от постоянных магнитов, так и электромагнитное. Первый вариант применяется в небольших коллекторных двигателях (к примеру, двигателях игрушек или двигателе насоса стеклоомывателя автомобиля), а также в cинхронных двигателях компьютерных дисководов.

А — шунтовое возбуждение; В — сериесное возбуждение; С — смешанное возбуждение электрической коллекторной машины

При электромагнитном возбуждении возможно включение ОВ последовательно с якорем, так называемое сериесное возбуждение (в основном применяется в коллекторных двигателях, для такой схемы характерна мягкая характеристика двигателя — плавное нарастание момента при возрастании нагрузки на валу), параллельное возбуждение, иначе называемое шунтовым возбуждением, обмотка возбуждение включена параллельно якорю (в этом случае характеристика двигателя жёсткая — при увеличении нагрузки резко возрастают якорный ток и с ним момент двигателя) и смешанное возбуждение — обмотки возбуждение включены как параллельно якорю так и последовательно с якорем, в этом случае характеристика принимает промежуточное состояние между сериесным и шунтовым вариантами возбуждения

Также применяется независимое возбуждение — питание ОВ осуществляется от постороннего источника. Существуют и двигатели смешанного возбуждения — как с несколькими ОВ, так и со сложным включением единственной ОВ. Например, двигатели электровозов 2ЭС4К и поздних ВЛ10К могут работать в режиме последовательного, независимого или смешанного возбуждения — в третьем случае ОВ включены последовательно с якорями, но параллельно подпитываются от преобразователей возбуждения.