W silniku szeregowo-bocznikowym połączono zalety silnika bocznikowego i szeregowego. Tak więc silnik szeregowo-bocznikowy charakteryzuje się ustaloną wartością prędkości obrotowej przy biegu jałowym oraz korzystniejszą niż silnik bocznikowy charakterystyką momentu. Charakterystyka mechaniczna silnika szeregowo-bocznikowego zależy od względnego udziału przepływu uzwojenia bocznikowego i szeregowego w przepływie wypadkowym wzbudzenia. W silniku szeregowo-bocznikowym istnieje również możliwość skierowania przepływu uzwojenia szeregowego przeciwnie niż przepływ uzwojenia bocznikowego. W takim przypadku, przy zwiększeniu obciążenia silnika maleje przepływ wypadkowy wzbudzenia, maleje więc strumień magnetyczny, a więc powstaje naturalna możliwość stabilizowania prędkości obrotowej. Ta metoda stabilizowania prędkości obrotowej jest w silnikach szeregowo-bocznikowych często stosowana. Przy przeciwnych zwrotach przepływów uzwojenia bocznikowego i szeregowego maleje strumień magnetyczny, co powoduje zwiększenie prądu twornika w stosunku do wartości występującej przy takim samym obciążeniu, lecz przy zgodnych zwrotach obu przepływów. Aby zmienić zwrot przepływu uzwojenia szeregowego należy zmienić zwrot prądu. Strumień wypadkowy praktycznie nie zależy od tego czy zacisk E2 uzwojenia bocznikowego zostanie połączony z zaciskiem D2 jak pokazano na schemacie, czy z zaciskiem Dl. Sposób połączenia zacisków ma znaczenie jedynie w równaniu równowagi napięć obwodu twornika. W silniku szeregowo-bocznikowym obowiązuje między prądami związek I = It+Iwb.

Charakterystykę mechaniczną silnika szeregowo-bocznikowego wyznacza się podobnie jak w silniku bocznikowym, to jest przy stałej wartości prądu wzbudzenia w uzwojeniu bocznikowym. Zależy ona od wartości i zwrotu przepływu uzwojenia szeregowego w stosunku do przepływu uzwojenia bocznikowego. I chociaż silnik nazywa się szeregowo-bocznikowym, podstawową część przepływu wzbudzenia wytwarza uzwojenie bocznikowe.

Prędkość obrotową silnika szeregowo-bocznikowego zwykle nastawia się w ograniczonym zakresie przez zmianę prądu wzbudzenia uzwojenia bocznikowego.

Straty mocy i sprawność maszyn prądu stałego

Przetwarzanie energii związane jest ze stratami. Koszt eksploatacji obejmuje między innymi koszt energii straconej w maszynie podczas pracy. Energia stracona w czasie użytkowania maszyny zależy od mocy maszyny i jej sprawności.

Straty występujące w maszynie można podzielić na straty o charakterze mechanicznym, magnetycznym i elektrycznym.

Straty mechaniczne obejmują straty wskutek tarcia w łożyskach, tarcia szczotek na komutatorze, wskutek ruchu wentylatora. Straty mechaniczne są funkcją prędkości Obrotowej. Straty mechaniczne określa się zwykle mianem strat tarcia i oznacza jako APTO.

Straty o charakterze magnetycznym nazywane są stratami w rdzeniu lub w żelazie, jakkolwiek występują one również jako dodatkowe straty w prętach uzwojenia. Straty w rdzeniu oznaczane jako APFe dzieli się na straty na histerezę i straty na prądy wirowe (straty wiroprądowe). Straty mocy na histerezę powstają wskutek przemagnesowywania cząstek żelaza w tworniku maszyny.

Ponieważ w szczelinie powietrznej zachodzą drgania indukcji magnetycznej spowodowane zmiennością przewodności magnetycznej na skutek żłobkowania wirnika, straty na przemagnesowanie występują również w nabiegunnikach. Dla zmniejszenia tych strat, nabiegunniki, podobnie jak tworniki należy wykonywać z blach. Często dla uproszczenia konstrukcji, cały biegun wraz z nabiegunnikiem wykonany jest z blachy twornikowej.

Straty o charakterze elektrycznym nazywa się stratami w uzwojeniu, a zwykle stratami w miedzi i oznacza APCu. Straty o charakterze elektrycznym występują we wszystkich uzwojeniach i równe są iloczynowi R l2. Straty mocy przy przejściu z komutatora do szczotek określa się ze wzoru

APSZ = 2 It A Us2

w którym: A US2 — spadek napięcia pod jedną szczotką.

Całkowite straty w maszynie AP są sumą strat. O wartości sprawności decyduje suma strat oraz obciążenie maszyny. Ponieważ straty mające wpływ na sprawność maszyny zależą również od obciążenia, straty dzieli się na:

—           straty stałe (niezależne od obciążenia),

—           straty zmienne (zależne od obciążenia).

Stratami stałymi nazywa się te straty, które występują już na biegu jałowym, a przy obciążeniu zmieniają się nieznacznie. Do strat stałych nazywanych stratami jałowymi zalicza się straty mocy w rdzeniu (APFe), straty mechaniczne (APm) oraz straty mocy w uzwojeniu wzbudzenia, obcowzbudnym i bocznikowym (^Pi,;). Stratami zmiennymi nazywanymi stratami obciążenia nazywa się straty mocy w tych uzwojeniach, przez które przepływa prąd twornika (obciążenia) APt.

W przypadku prądnicy moc oddana jest mocą elektryczną, natomiast moc pobrana jest mocą mechaniczną pobraną od urządzenia napędzającego.

Przy silniku moc oddana jest mocą mechaniczną użyteczną, natomiast moc pobrana jest mocą elektryczną pobraną z sieci zasilającej. Mocy znamionowej maszyny odpowiada sprawność znamionowa maszyny, przy której występują straty znamionowe. Moc znamionowa jest zawsze mocą oddaną. Ponieważ zwykle przyjmuje się, że maszyna pracuje jako niedociążona, sprawność optymalna występuje przy obciążeniu mniejszym od znamionowego. W typowych maszynach prądu stałego straty jałowe stanowią 0,02 . . . 0,04 Pn, straty obciążenia 0,04 . .. 0,08 P„, straty wzbudzenia 0,01 . .. 0,03 Pn.