Способы регулирования частоты вращения дпт

Из формулы следует, что частоту можно регулировать:

1. Изменением напряжения. Этот способ широко применяется в установках «генератор-двигатель», где двигатель питается от специального генератора. Регулируя ток возбуждения генератора, меняют напряжение, подводимое к ДПТ.

2. Реостатное регулирование. Включают регулировочный реостат R_ря в цепь якоря. При этом

   .

   При увеличении сопротивления реостата R_ря числитель уменьшается и обороты понижаются. Этот способ является неэкономичным, т.к. на регулировочном реостате выделяются большие потери из-за большого тока . Эти потери соизмеримы с мощностью двигателя.

3. Изменением магнитного потока F. Осуществляется введением регулировочного реостата R_рв в цепь обмотки возбуждения. Изменяя ток возбуждения ( ), меняем и магнитный поток. При увеличении сопротивления этого реостата:

.

Это основной способ регулирования.

При значительном уменьшении тока возбуждения обороты сильно возрастают, и механически двигатель может повредиться. Поэтому его снабжают автоматической защитой, которая отключает двигатель от сети при сильном уменьшении тока возбуждения.

Рабочие характеристики двигателей постоянного тока

На практике применяются двигатели с параллельным (независимым) возбуждением, с последовательным и смешанным возбуждением. Их характеристики существенно различаются.

Двигатель с параллельным возбуждением

С увеличением полезной мощности на валу P₂ток возбуждения I_в не меняется и, если не учитывать реакцию якоря, магнитный поток F остается неизменным.

I₀ – ток холостого хода.

I_я ~ P₂, т.е. с ростом нагрузки растет и ток якоря.

, где w - угловая частота вращения.

Механическая характеристика n(M) при I_в=const.

, (*)

где - частота вращения в режиме холостого хода (без нагрузки).

Но момент , отсюда после подстановки в (*):

- уравнение естественной механической характеристики.

При введении сопротивления в якорную цепь получают искусственные механические характеристики .

Естественная механическая характеристика этого ДПТ жесткая: при изменении нагрузки частота вращения изменяется мало. При номинальной нагрузке изменение частоты вращения составляет 5…10 % от n₀.

Двигатель с последовательным возбуждением

Особенностью ДПТ с последовательным возбуждением является то, что ток якоря равен току возбуждения:

.

При изменении нагрузки ток возбуждения не может оставаться постоянным. Т.е. изменение нагрузки приводит к изменению магнитного потока.

Когда магнитная система машины ненасыщенна, то магнитный поток

, т.е. .

Но , значит .

Этот двигатель способен создавать большие моменты и выдерживать значительные перегрузки.

. Так как с ростом нагрузки растет ток якоря и магнитный поток, то обороты меняются в широком диапазоне.

Механическая характеристика n(M)

.

Но , откуда .

Так как , то .

Подставляя в исходную формулу для оборотов, получаем:

.

Это уравнение гиперболы:

Но при уменьшении нагрузки на валу двигателя резко возрастает частота вращения. Теоретически – до бесконечности. Двигатель «идет в разнос». Холостой ход для этого двигателя недопустим. Поэтому двигатель с последовательным возбуждением должен быть жестко соединен с рабочим механизмом при помощи зубчатой передачи, муфты и др., а не ременной передачи.