4.2.3 Регулювання дпс пз.

Схема такого регулювання наведена на рис. 4.12.

Рис. 4.12

Можуть бути і інші схеми регулювання. Наприклад, тільки з резистором Rш, що підвищує магнітний потік і швидкість зменшується. Ця схема розглядається у курсі «Електричні машини».

Для схеми на рис. 4.12 Іп=Іш+Ія, а резистори Rш і Rп утворюють розподільник напруги, тому штучні характеристики розташовані нижче природної.

Важливо відзначити, що при струмі якоря Ія=0 завдяки резистору Rш існує струм збудження, магнітний потік Ф і, як наслідок , існує кінцеве значення швидкості холостого ходу ω0. Якщо швидкість двигуна ω>ω0, струм якоря змінює свій напрямок, а струм збудження із зростанням швидкості ω – зменшується.

Аналітичні вирази для характеристик досить складні, тому що швидкість ω і момент М є функціями потоку Ф, який у свою чергу, є функцією струму Іп [2] . Аналіз варіантів регулювання – як і на початку . Характеристики при варіанті Rп=const і Rш =var наведені на рис. 4.13, а при Rп= var і Rш = const на рис. 4.14.

Рис. 4.13

На рис. 4.13 :

Якщо Rш=0, то напруга на якорі Uяк=0, тому характеристика є пряма, що проходить через початок координат – все так як у ДПС НЗ в режимі динамічного гальмування без зовнішнього ре6зистора. Якщо Rш=∞ - це звичайна резисторна характеристика ДПС ПЗ .

Рис. 4.14

На рис. 4.14 :

Якщо Rп =∞ - двигун відключений від мережі і не розвиває моменту. В межах від’ємних моментів характеристики мають максимум моменту, тому що збільшення ЕРС двигуна спричиняє зменшення струму у обмотці збудження. Поки машина насичена, її потік змінюється незначно, а момент продовжує збільшуватись. Потім потік різко зменшується у наслідок переходу машини у ненасичений стан – момент зменшується, при подальшому підвищені швидкості момент прямує до нуля. Це сімейство характеристик можливо звести до двох графіків на рис. 4.15.

Рис 4.15

На рис. 4.15 а – електромеханічна характеристика , з якої виходить , що коли до ( ) (як при незалежному збуджені) , то Іп=Із→0 і Ф→0 , а швидкість ω→∞ . Додамо , що . Значить - вертикаль є асимптота електромеханічної характеристики .

На рис. 4.15 , б – механічна характеристика , з якої виходить , що при ω=ω0 , Ія=0 і М=0 . Якщо , то Ф→0 і М→0 , тобто вісь швидкості є вертикальна асимптота електромеханічної характеристики. Оскільки М=0 при ω=ω0 і ω→0 то у проміжку існує максимум моменту.

4.3 Регулювання кутової швидкості дпс зміною напруги живлення.

4.3.1 Загальні відомості.

Як виходить з рівнянь (2.1) і (2.2) характеристики двигунів постійного струму, регулювання зміною напруги може бути застосовано для двигунів будь-якого збудження. Але таке регулювання можливо лише у діапазоні від нуля до номінального значення напруги. Найбільш доцільне таке регулювання для ДПС НЗ, у яких можливо використовувати двохзонне регулювання: до основної характеристики - підвищенням напруги, а вище основної ослабленням магнітного потоку.

Для регулювання зміною напруги потрібно джерело живлення, яким може бути як електромеханічний, так і вентильний перетворювач. У перших – двократне перетворення енергії, як наприклад, це виконують на тепловозах. У вентильних - регулювання здійснюють зміною кута відкриття тиристорів, або за допомогою трансформаторів.

Очевидно, що потужність будь-якого перетворювача повинна бути більшою за потужність двигуна. Тому внутрішній опір перетворювача Rп повинен бути зіставленим з опором кола якірного двигуна Rя.

Еквівалентна схема такого регулювання наведена на рис. 4.16, на якому Rм – опір мережі, Еп і Е – ЕРС перетворювача і двигуна відповідно:

.

Рис. 4.16

Згідно другому закону Кірхгофа: , а і . Тоді рівняння електромеханічної та механічної характеристики будуть відповідно:

(4.12)

Перший член правої частини рівнянь (4.12) – це швидкість холостого ходу ω0рег., яка регулюється зміною величини Еп, тобто . При такому регулюванні жорсткість усіх характеристик залишається незмінною, тобто усі штучні характеристики паралельні, але їх жорсткість менша за жорсткість природної характеристики.

Дійсно, якщо Rп+Rм ≈Rя, то відношення жорсткостей штучної та природної характеристики буде: . Але, не дивлячись на це, величина βшт вельми висока, порівнюючи з іншими способами параметричного регулювання, тому система дозволяє здійснювати широке регулювання.

Важливо відзначити, що зміна ЕРС перетворювача Еп виконується впливом на коло керування перетворювача, тобто на кола малої потужності. Якщо керування виконується при , то область допустимих навантажень при регулюванні із номінальним струмом визначається допустимим моментом Мдоп=Мном, а Еп≤Uном, тому ω0рег.і≤ω0.прир. . Одночасно виконувати регулювання Еп і Ф у бік зменшення недоцільно, тому що допустимий момент стане менше номінального і зменшиться жорсткість характеристик. Доцільно використовувати двохзонне регулювання . Плавність регулювання швидкості визначається плавністю регулювання ЕРС Еп.