17. Регулирование скорости вращения дпт независимого возбуждения.

Из уравнения вытекает, что возможны три принципиально различных способа регулирования угловой скорости двигателя:

-изменением тока возбуждения (магнитного потока) двигателя;

-изменением сопротивления цепи якоря посредством резисторов (реостатное);

-изменением подводимого к якорю двигателя напря­жения.

Регулирование угловой скорости двигателя изменением тока возбуждения является одним из наиболее простых и экономичных способов. Мощность, потребляемая обмот­кой возбуждения двигателя, составляет примерно 2—2,5 % мощности двигателя, поэтому этот способ находит широ­кое применение в современной практике электропривода.

Принципиальные схемы электропривода при регулиро­вании тока возбуждения показаны на рис. 4.3, а, б. Ток возбуждения регулируется или с помощью резистора (рис 4.3, а) в случае двигателей малой мощности, или посредством регулятора напряжения РН (рис. 4.3, б). Регулирование скорости в этом случае осуществляется вверх от основной, причем допустимый момент двигателя изменяется по закону гиперболы, а допустимая мощность остается неизменной. Так как допустимая нагрузка опре­деляется током, равным номинальному, то мощность, развиваемая двигателем, постоянна (Р = Р_НОМ = const) независимо от магнитного потока (тока возбуждения). Электромеханическим характеристикам ω= f (I) при изме­нении тока возбуждения соответствуют различные значе­ния угловой скорости идеального холостого хода, опре­деляемые по (3 8): .

Н а рис. 4 4 по оси ординат отложено значение угловой скорости идеального холостого хода о)₀ для естественной характеристики, когда по­ток Ф = Ф_HOM. Значения угловых скоростей идеаль­ного холостого хода ω₀^, ослабленном потоке ω₀' лежат, очевидно, выше ω_0. Все электромеханические характеристики пересекаются с осью абсцисс в одной точке. Последнее следует из того, что при ω = 0 урав­нение для любой электромеханической характеристики имеет вид: , откуда определяется ток в якоре двигателя .

Следовательно, при различных токах возбуждения и при угловой скорости двигателя, равной нулю, ток в якор­ной цепи равен току короткого замыкания двигателя. Этим значением тока и определяется общая точка пере­сечения электромеханических характеристик

Механические характеристики, показанные на рис 4 5, имеют те же значения угловых скоростей идеального холо­стого хода, что и для электромеханических характеристик. Это следует из (3.5). Однако эти характеристики не пере­секаются в одной точке на оси абсцисс, так как по мере уменьшения потока уменьшается и момент короткого замыкания, определяемый по формуле

Регулирование является экономичным при постоянной мощности; полному использованию двигателя соответствуют точки, находящиеся на линии номинального тока /_с = /_1ЮИ (см. рис. 4.4); этому соответствуют точки, лежащие на гиперболической кривой момента сопротивления М_с, как это показано пунктиром на рис. 4.5. При этом потери мощ­ности в цепи якоря при работе на регулировочных харак­теристиках будут такими же, как и на естественной харак­теристике, а потери на возбуждение — меньше.

П ри работе на угловых скоростях, соответствующих точкам, лежащим левее указанной кривой момента М_с, двигатель будет недогружен: напротив, работа на скоро­стях правее этой кривой приведет к перегрузке двига­теля

Обычно регулируемые двигатели имеют диапазон регу­лирования от 2:1 до 5:1, в ряде случаев до (8ч-10) : 1.

Диапазон регулирования ограничивается различными факторами. Главным из них является ухудшение условий коммутации с возрастанием угловой скорости, поскольку реактивная ЭДС, вызывающая искрение на коллекторе, пропорциональна току и угловой скорости, т. е. Е_р = с/со. Кроме того, при больших угловых скоростях требуется повышать механическую прочность якоря. Нижний предел угловой скорости ограничивается степенью насыщения машины и нагревом обмотки возбуждения, т. е. номиналь­ной угловой скоростью.

Плавность регулирования в пределах заданного диапа­зона может быть получена весьма значительной и опреде­ляется количеством ступеней регулировочного реостата или же числом ступеней специальных устройств, регули­рующих напряжение, подводимое к обмотке возбуждения. Посредством этих же устройств или посредством ползункового реостата (при малой мощности двигателя) можно получить плавное регулирование.

Широко используется также импульсное параметриче­ское регулирование тока возбуждения, при котором в цепь обмотки возбуждения с определенной частотой и изменяе­мой продолжительностью обычно посредством полупровод­никового ключа (транзистора, тиристора) или реле (кон­тактора) вводится добавочный резистор с постоянным сопротивлением. Изменяя продолжительность включенного состояния резистора (или ключа, шунтирующего резистор) при заданной частоте включения, можно получить плавное регулирование угловой скорости в диапазоне (2ч-3): 1 и более.