4.1.3 Ослаблення магнітного потоку у дпс пз.

Обмотка збудження у цього двигуна увімкнута послідовно з якорем, тому ослабляють магнітний потік шунтуванням обмотки ступінчатим резистором. Ступінь ослаблення збудження у такому випадку , де Із – струм збудження. Схема такого регулювання – на рис. 4.5.

Рис4.5

Процес переходу із повного на ослаблене збудження відомий з курсу “Електричні машини”.

Електромеханічні характеристики при повному та ослабленому збудженні дані на рис. 4.6.

Рис.4.6

Також показано перехід із крапки А(головне збудження ) у крапку В, потім у С і D. Межею ослаблення магнітного потоку у крапці D є велике значення міжламельної напруги (приблизно 36...38 В). Якщо крапка D відповідає максимальній швидкості ωmax, то відношення струмів є коефіцієнт використання потужності двигуна. Завжди Кв<1. Згідно рис. 4.6 та закону Кірхгофа , і .

Отже , а , тобто .

Перетворивши усі ці рівняння одержимо вираз для швидкості у режимі ослабленого збудження . (4.6)

Для рішення (4.6) треба знати залежність і, як слід, . Ці залежно, як правило, ніколи невідомі. Електромеханічні характеристики у режимі ослабленого збудження (ОЗ) можливо побудувати, використовуючи приблизний метод, звичайно для цього повинні бути відомі характеристики у режимі повного збудження (ПЗ).

Дійсно для режимів (ПЗ) і (ОЗ), використовуючи рівняння (2.1), можна записати і , а також і . Додамо, що при і , а при - і .

Обмотка збудження ДПС ПЗ – це обмотка дуже малого опору, тому практично . Значить, якщо знехтувати різницею у розмагнічувальній дії реакції якоря для обох розглянутих режимів, можна визнати, що при Фоз = Фпз однакові й швидкості . Але рівності потоків при рівності струмів Ія.пз = Ія.оз повинна відповідати рівність МРС Fоз = Fпз, отже, у таких умовах .

Процес побудови електромеханічної характеристики зрозумілий із рис. 4.7, а. У цих же умовах відповідно до виразу момент в режимі ОЗ становить ( оскільки при струмах і , ).

Побудова характеристик Моз(Ія) показана на рис. 4.7, б. Знаючи обидві характеристики, неважко побудувати механічну характеристику ω(М).

Рис. 4.7

2. Регулювання кутової швидкості дпс шунтуванням якоря.

   1. Загальні відомості.

Межею такого регулювання є зменшення кутової швидкості двигуна із одночасним отриманням відносно жорсткої механічної характеристики.

Найбільше5 розповсюдження ці системи набули у приводах ліфтів та підйомних механізмів. Існує багата кількість різних схем, але найбільше розповсюдження набули схеми з використанням двох резисторів: один шунтує якір, а інший вмикається послідовно у коло якоря.

2. Регулювання дпс нз.

Схема такого регулювання наведена на рис. 4.8 :

Рис. 4.8

Резистори Rш і Rп утворюють розподільник напруги, на роботу якого значною мірою впливає навантаження двигуна. Це пояснюється тим, що струм Іп, який надходить з мережі, а отже, і спад напруги на послідовному резисторі Rп залежить від струму якоря Ія.

Згідно законів Кірхгофа можна одержати такі співвідношення:

(4.7)

Перетворивши вираз для напруги за допомогою інших рівнянь (4.7) і потім помноживши усі члени на Rш , одержимо таке рівняння балансу напруги для схеми рис. 4.8 : , або, , або

.

Вирішивши це рівняння відносно величини Е, одержимо

(4.8)

З (4.8) бачимо, що коефіцієнт ділення напруги U розподільником (Rш - Rп) за ідеальним холостим ходом є величина :

. (4.9)

Враховуючи, що , і , за допомогою (4.8) і (4.9), одержимо рівняння електромеханічної і механічної характеристики електропривода відповідно:

(4.10)

(4.11)

З рівнянь (4.10) і (4.11) видно, що обидві характеристики двигуна мають вигляд прямих ліній. Швидкість ідеального холостого ходу ( М= 0) знижується у разів порівняно з аналогічною швидкістю за природною характеристикою, або якщо використовувати резисторне гальмування.

Зниження швидкості ідеального холостого ходу пояснюється тим, що під час шунтування якоря напруга на двигуні менша, ніж напруга джерела живлення на величину спаду напруги на послідовному резисторі ІпRп.

Жорсткість характеристики знижена через те, що . Найбільша жорсткість у природної характеристики 1 на рис. 4.9, а найменша – у характеристики 2 при наявності резистора Rп і відсутності Rш, тому що (Rя+А)<(Rя+Rп) . При наявності обох резисторів Rп і Rш буде характеристика 3, де . Жорсткість , тому для крапки з координатами ( і ) жорсткості характеристик 2 і 3 будуть відноситися :

, де А<1 .

Якщо і , , але жорстка характеристика забезпечує більш стабільне регулювання швидкості за якимись відхиленнями моменту Мс.

Рис. 4.9

Регулювання швидкості можливо здійснювати зміною Rп при сталому Rш або зміною Rш при сталому Rп, або одночасно обох резисторів . За такою зміною опорів змінюється величина А і, як наслідок жорсткості характеристик, тому вони будуть перетинатись у одній крапці. Розглянемо ці варіанти.

Варіант регулювання Rп= var і Rш =const .

У цьому разі при граничному значенні Rп1 одержимо природню характеристику 1 на рис. 4.10, а при Rп2 коло якоря замкнено на резистор Rш, U=0 – одержимо характеристику 2 режиму динамічного гальмування. Ці характеристики перетинаються у крапці а, яка розташована у другому квадранті і для якої швидкість .

Рис. 4.10

Визначимо координати крапки а за допомогою формул (4.9) і (4.10) .

При , , ;

При , , .

;

.

Прирівняємо праві частини останніх трьох формул, тоді :

і остаточно , а .

З урахуванням цього значення струму, швидкість:

.

Таким чином, координати крапки а інваріантні по відношенню до величини Rп=var, тобто за будь яким її значенням характеристики перетинаються у цій крапці.

При іншому значені Rш=const одержимо інше сімейство характеристик, але нова крапка перетину буде розташована у другому квадранті на продовжені характеристики 1 рис. 4.10.

Варіант регулювання Rп=const і Rш =var.

Як і раніше, за зміною параметра “А” буде змінюватись жорсткість β, тобто характеристики знову перетнуться у крапці b, яка розташована у четвертому квадранті на рис 4.11.

Характеристика 1 – це природна для двигуна .

Рис. 4.11

При граничному значенні одержимо характеристику 2 динамічного гальмування без резистора у колі якоря, яка є паралельною до характеристики 1. При - кола шунтування немає, буде звичайна резисторна характеристика 3 , жорсткість якого визначить значення Rп, а пересічення їх буде у крапці b. Визначимо її координати за допомогою формул (4.9) і (4.10).

При , , ;

При , , .

; .

Прирівняємо праві частини останніх двох виразів, тобто:

і остаточно , а .

З урахуванням цього значення струму, швидкість ,

тобто координати крапки b інваріантні по відношенню до величини Rш. Решта штучних характеристик розташовані між характеристиками 2 і 3. Між характеристиками 1 і 3 розташована “мертва зона”, у якої регулювання швидкості немає.

Аналіз графіків на рис.4.10 і 4.11 дозволяє визначити напрямок зміни резисторів Rш і Rп з метою одержання потрібних штучних характеристик. Діапазон регулювання D≈5…6. Для зменшення “мертвої зони” на рис.4.11 слід зменшувати значення опору Rп. Схему на рис. 4.8 часто використовують для попереднього зниження швидкості з точною зупинкою потім. Економічність цього способу регулювання невисока у зв’язку із значними витратами потужності в колі якоря. Тому його використовують в електроприводах разом з двигунами малої потужності під час короткочасної роботи на знижених швидкостях.