Почему двигатель постоянного тока увеличивает обороты при уменьшении магнитного потока с отсутствием нагрузки на валу

Question

При протекании электрического тока через обмотку возбуждения и обмотку ротора образуются магнитные поля, которые при взаимодействии создают вращательный момент. Как я знаю, что при уменьшении тока обмотки возбуждения уменьшается магнитный поток, и как следствие уменьшается противо эдс, что влечет за собой увеличение тока якоря. Это в свою очередь повышает количество оборотов и уменьшает вращающий момент. Но почему так происходит, какие процессы в это время протекают? Почему вдруг скорость повышается?

Answer 1

Ограничение скорости вращения при отсутствии нагрузки на валу возникает от противо-электродвижущей силы (напряжения) в обмотке статора, наводящейся магнитным полем вращающегося ротора: чем быстре вращается ротор, тем больше скорость изменения магнитного поля и тем больше напряжение при том же поле. Когда эта противо-ЭДС сравнивается с напряжением питания, поданным снаружи на обмотку статора, ток в статоре прекращается и вобще перестает раскручивать ротор. Обычно двигатель без нагрузки резко уменьшает потребление тока.
Но есть электродвигатели с последовательным возбуждением якоря (обмотки ротора) , у которых ток в статоре и роторе одинаковый. Там всё гораздо интересне: чем меньше нагрузка, тем больше обороты и ограничение без нагрузки только в потерях в подшипниках и т. п. Поэтому такие двигатели без нагрузки включать нельзя - сами себя сломают. Но зато, такие двигатели прекрасно работают в пылесосах, развивая очень большие обороты и создавая сильную тягу.

Answer 2

Ослабление поля применяется повсеместно. Например в электровозах. То, что раскручивает двигатель, с ростом оборотов начинает мешать.
Аналог - пропеллер самолёта. На скоростях 750 км/ч диск пропеллера создаёт нехилое сопротивление полёту. У аэробусов/боингов такая же трабла из-за турбины, но на скоростях близких к числу Маха

Answer 3

На холостом ходу мотор почти идеально сопротивляется поданному на него напряжению, сводя ток через себя практически к нулю.

Например, если на мотор мы подали 100 вольт, то после раскрутки он генерирует противонапряжение 99 вольт и ток через него практически прекращается. Чем сильне магниты (электромагниты) статора, тем меньше скорость вращения нужна для создания противонапряжения 99 вольт. И наоборот