41 Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением.

Ч астота вращения двигателей последовательного возбуждения регулируется также изменением напряжения. Этим способом можно регулировать частоту вращения и у двигателей параллельного возбуждения. Рассматриваемый способ применяют в тяговых установках (кранах, метро, трамваях и др.), где устанавливают несколько двигателей, причем на малых частотах вращения их включают последовательно, а на больших – параллельно, одновременно используя и включение регулировочного реостата R_рг, как показано на рисунке 1, а.

Регулирование частоты вращения изменением магнитного потока возбуждения. При обычной схеме включения обмоток двигателя ток в обмотке возбуждения равен току якоря. Если замкнуть рубильник Р1 (рисунок 1, б), то ток возбуждения уменьшится, увеличивая частоту. При повышении частоты вращения условия коммутации ухудшаются и ограничивают верхний предел частоты вращения якоря, который не превышает 1,4 номинальной. Для оценки этого способа регулирования частоты вращения введено понятие о коэффициенте ослабления поля k_О.П.=R_Ш.В/(R_В+R_Ш.В), где R_Ш.В – шунтирующее сопротивление параллельной обмотки возбуждения. Аналогичное увеличение частоты вращения якоря можно получить, если выполнить обмотку возбуждения секционированной, т.е. сделать отводы от некоторых витков обмотки возбуждения и производить изменения н.с. этой обмотки (рисунок 1, в). Изменение сопротивления регулировочного реостата в цепи якоря также позволяет регулировать частоту вращения двигателя (U_Д – напряжение на двигателе).

При уменьшении нагрузки двигателя последовательного возбуждения частота вращения резко увеличивается и при нагрузке меньше 25% от номинальной может достигнуть опасных для двигателей значения («разнос»). Поэтому работа двигателя последовательного возбуждения или его пуск при нагрузке на валу меньше 25% от номинальной недопустима. Для более надежной работы вал двигателя последовательного возбуждения должен быть жестко соединен с рабочим механизмом посредством муфты и зубчатой передачи.

4 2. Механические характеристики двигателей постоянного тока со смешанным возбуждением.

Д

Рисунок 7.12 – Схема включения двигателя смешанного возбуждения

Рисунок 7.13 – Рабочие характеристики двигателя смешанного возбуждения

вигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения: параллельную и последовательную (рис.7-12). Частота вращения этого двигателя n= U-IaΣr∕Ce(Ф1±Ф2) где Ф1 и Ф2 потоки параллельной и последовательной обмоток возбуждения. Знак + соответствует согласованному включению обмоток возбуждения (МДС обмоток складываются) В этом случае с увеличением нагрузки общий магнитный поток возрастает ( за счет потока последовательной обмотки стр404

4 3 Механические характеристики двигателей постоянного тока с последовательным возбуждением

З ависимость момента двигателя от тока якоря также не имеет точного аналитического выражения. Если принять, что при малых токах Ф = KI, то момент и ток связаны соотношением .

При больших токах, когда машина насыщена и можно считать поток постоянным, . Зависимость M=f₁(I) также показана на рисунке 49.

Имея зависимости w=f(I) и M=f₁(I), нетрудно получить зависимость w=f₂(I), т.е. механическую характеристику двигателя. Она имеет вид, подобный скоростной характеристике.

О собенностью механических характеристик двигателей последовательного возбуждения является резкое увеличение скорости при нагрузках, близких к нулю, что объясняется сильным умень­шением магнитного потока. Поэтому двигатели последовательного возбуждения нельзя применять в тех случаях, когда, нагрузка их может быть ниже 15-20% от номинальной.

Двигатели последовательного возбуждения имеют такую же крат­ность допустимого тока, что и двигатели параллельного возбуждения, т.е. Iдоп=(2 -2,5)I_H. Кратность допустимого момента, очевидно, будет выше, чем у двигателей параллельного возбуждения, поскольку при I>I_H, Ф>Ф_H Максимально допустимый момент двигателей последовательного возбуждения весьма высок и составляет примерно М_ДОП=(3,5-4,5)М_Н. Этим объясняется широкое применение двигателей последовательного возбуждения для привода механизмов, работающих со значительными кратко­временными перегрузками (например, транспортные и грузоподъемные устройства).

Увеличение сопротивления в цепи якоря смягчает скоростную и механическую характеристики, так как при постоянной нагрузке пропорционально повышается падение напряжения в цепи якоря, что вызывает увеличение падения скорости. Семейство механических характеристик двигателя последовательного возбуждения при различных сопротивлениях цепи якоря приведено на рисунке 50.

При уменьшении напряжения на зажимах двигателя скорость его снижается при постоянной нагрузке и сопротивлении якорной цепи. Этот вывод следует из анализа уравнений характеристик. На рисунке 51 приведены механические характеристики машины при различных напряжениях питающей сети.