2.8.6. Регулирование скорости путем изменения напряжения питания
Этот способ регулирования может быть использован для двигателей постоянного тока и асинхронных. При этом семейство механических характеристик асинхронного двигателя имеет вид, приведенный на рис.2.28.
U1 U2 U3
Рис.2.28. Семейство механических характеристик
асинхронной машины при различных напряжениях питания
Из уравнения механической характеристики и рис.2.28 следует, что при снижении напряжения питания снижается критический момент асинхронной машины, причем в квадратичной зависимости, и жесткость характеристик. Следовательно, в процессе регулирования значительно падает перегрузочная способность двигателя. Диапазон регулирования невелик в связи со снижением жесткости механических характеристик. Кроме того, для получения регулируемого напряжения необходим специальный преобразователь, что значительно увеличивает капитальные затраты при реализации этого способа.
Эти факторы послужили основной причиной того, что область применения данного способа регулирования всегда была ограничена, а в настоящее время для регулирования скорости в процессе работы электродвигателя он практически не применяется. Исключением здесь является процесс пуска короткозамкнутых асинхронных машин большой мощности. Для избежания больших бросков тока и электромагнитного момента в начальный период пуска на двигатель подается пониженное напряжение с помощью специальных устройств «мягкого» пуска или путем включения в цепь статора реакторов.
По - иному обстоит дело у двигателей независимого возбуждения. На основании уравнения механической характеристики (2.12) построено семейство характеристик при изменении напряжения питания, приведенное на рис.2.29.
U1 U2 U3
Рис.2.29. Семейство механических характеристик двигателя
независимого возбуждения при различных напряжениях питания
Как видно из рис.2.28, при данном способе регулирования изменяется скорость идеального холостого хода, то есть осуществляется регулирование потребляемой из сети энергии. Поэтому потери при регулировании остаются постоянными и равными потерям на естественной характеристике.
Данный способ регулирования характеризуется следующими показателями:
широкий диапазон регулирования;
плавность регулирования зависит от способа получения регулируемого напряжения питания, но обычно на практике регулирование плавное;
малые потери при регулировании;
по сравнению с остальными способами регулирования капитальные затраты велики за счет необходимости применения специальных преобразователей регулируемого напряжения.
Этот способ регулирования скорости двигателей независимого возбуждения нашел наиболее широкое распространение и практически реализуется в системах генератор – двигатель (Г-Д) и управляемый вентильный преобразователь – двигатель (УВП-Д), которые будут рассмотрены ниже.