7. Способы регулирования частоты вращения и реверсирование электродвигателя постоянного тока.

Подставляя в формулу U=E+IяRя, выражение для Эдс: E = CE n Ф находим выражение для частоты вращения двигателя:

Если в цепи якоря включено добавочное напряжение Rрег (регулировочный реостат), то

Из этой формулы, которая носит название электромеханической характеристики ЭД, следует что частоту вращения электродвигателя можно регулировать следующими способами:

1. изменение величины падения напряжения в цепи якоря [ ] при помощи регулируемого реостата R1.

2. изменением величины магнитного потока полюсов Ф.

3. изменением питающего напряжения U.

Реверсирование электродвигателя постоянного тока:

Для изменения направления вращения необходимо изменить направление тока или в обмотке возбуждения или в обмотке якоря. Одновременное изменение направления тока в обмотке возбуждения и якоря не изменят направления вращения двигателя.

8. Характеристики двигателей постоянного тока.

Свойства шаговых двигателей и двигателей постоянного тока определяются пусковыми, рабочими, механическими и регулировочными характеристиками.

Пусковые характеристиками определяют работу двигателя от их момента включения, до момента перехода к установившемуся режиму работы.

Они оцениваются кратностью пускового тока Iп/Iном., крайностью пускового момента Mп/Mном времени пуска и экономичностью пусковой операции.

Рабочими характеристиками представляют собой зависимость частоты вращения n, полезного момента ( вращающего) момента на валу двигателя M2, тока якоря Iя и КПД от мощности на валу Р2 при постоянном напряжении питающей сети U=Uном=cons’t, и отсутствии добавочного сопротивления в цепи якоря.

Рабочие характеристики двигателя при IR=const имеют вид приведенный на рис.

Механические характеристики – это зависимость n=f(M) т.е. зависимость частоты вращения от тормозного момента на валу или потребляемого тока n=f(I).

В зависимости от исполнительных механизмов представляют весьма разнообразные требования к механическим характеристикам двигателей.

Следовательно, ЭД, выбранный для данного исполнительного механизма, должен не только иметь необходимую мощность и определенные пусковые и перегрузочные свойства, но и удовлетворяющему ряду требований в отношении характера изменения частоты вращения от изменения нагрузки, перепада частоты вращения. Вид механических характеристик ЭД зависит от применяемого схемами включения и осуществления цепи якоря обмотки.

Регулировочные характеристики определяются характером (плавный или ступенчатый) пределами и экономичностью регулирования.

Регулировочной характеристикой называют зависимость частоты вращения двигателя n от напряжения U, подведенного к якорю, при неизменном вращающемся моменте. Их изображений в координатах n=f(U) или ω=f(U).

9. Двигатель постоянного тока с независимым возбуждением и его основные характеристики.

Если в двигателе обмотка якоря и обмотка возбуждения подключены к источникам питания с различными напряжениями, то его называют двигателем с независимым возбуждением. Такие двигатели применяют в электрических приводах у которых питание обмотки якоря осуществляют от генератора или n/приводимого преобразователя. Механические и рабочие характеристики двигателя с независимым возбуждением аналогичны характеристикам двигателя с параллельным возбуждением так как у них ток возбуждения IЯ так же не зависит от тока якоря IЯ.

Схема двигателя параллельного возбуждения имеет вид:

Обмотка возбуждения включается параллельная обмотка якоря IB=I- IЯ меньше тока якоря. Различие тока I и IЯ особенно велико в двигателях большей мощности, где IB=1÷3 IЯ. В двигателях мощностью 100-250 Вт IB=5÷10 IЯ, в двигателях мощностью 5÷10Вт Iв=30÷50%

Рабочие характеристики двигателя при IR=const имеют вид приведенный на рис. Обычно магнитный поток двигателя при изменении нагрузки может меняться за счет реакции якоря. В двигателях малой мощности в следствие их малого насыщения размагничивающее реакции якоря мало, поэтому для микродвигателей и с некоторым приближением для двигателей большей мощности можно считать, что поток в них не зависит от нагрузки (Ф = сons’t).

Зависимость n=f(P2) полезная механическая мощность. P2=Pм – Р0=М2*ω= называется скоростной характеристикой, имеет вид кривой с малым наклоном к оси абсцисс так как частота вращения . При возрастании мощности P2 ток якоря IЯ двигателя увеличивается из уравнения ↑ следует, что при U= cons’t частота вращения изменяется

вследствие падения напряжения в цепи якоря и уменьшения потока Ф из-за реакции якоря. Двигатели проектируются так, что бы уменьшение частоты вращения за счет падения напряжения было больше, чем увеличение ее за счет уменьшения потока. Обычно при изменении мощности от ХХ ( P2=0) до номинальной (P2ном), частота вращения уменьшается на 2-8% от номинальной. Скоростная характеристика двигателя параллельного возбуждения является жесткой.

Вид зависимости М2=f(P2) где

М2 – момент на валу двигателя

P2 - мощность на валу двигателя

можно объяснить с помощью выражения .

Из-за изменения частоты вращения якоря характеристика М2=f(P2) является нелинейной.

Зависимость I2= f(P2) не выходит из начала координат так как при P2=0 двигатель потребляет из сети ток ХХ I0.

Кривая η= (P2) имеет типичную для электрических машин характер. КПД мало меняется при изменении мощности нагрузки от P2=0.5 P2ном до P2=1,2 Pном и имеет максимум при P2=(0,75÷0,8) P2ном.

Частота вращения двигателя (6.1) Полный момент на валу двигателя М=См*Iя*Ф подставляя Iя в (6.1) получим . Если Ф-cons’t, U=cons’t , то n= f(M) аналогично n= f(IЯ) это механические характеристики. Механическую характеристику при Rдоб=0 называют естественной характеристикой.. Она является жесткой. Включая Rдоб в цепь якоря, получают искусственные характеристики. Их жесткость снижается тем больше, чем больше сопротивление Rдоб. Механические характеристики двигателя с параллельным возбуждением имеют вид:

Как регулировать частоту вращения мы рассмотрели раньше, анализирую зависимость для двигателя.