8. Двигатель постоянного тока независимого возбуждения.
Питание якоря двигателя М и обмотки возбуждения LM (рисунок 2.8) происходит от сети постоянного тока напряжение Uп. Механические характеристики – прямые, проходящие через точку идеального холостого хода ω0. Характеристика 1 (естественная) соответствует прямому включению якоря (R=0). Характеристики 2, 3, 4, и т. Д. получены за счёт ввода реостата R4>R3>R2. Снижение скольжения за счёт увеличения R сопровождается существенными потерями на нагрев R, поскольку, как и для асинхронного двигателя, при ω>ω0 потери равны: ΔР=М∙(ω0–ω). Повысить скорость можно также путём уменьшения магнитного потока за счёт увеличения Rв (снижения тока через LM). Механическая характеристика при этом смещается (8) вверх. За счёт уменьшения магнитного потока снижается вращающий момент двигателя (М=k∙J∙Ф).
Тормозные режимы: генераторный, с рекуперацией энергии в сеть (5); противовключение (6); динамическое торможение (7). Для получения режима динамического торможения якорь отключается от сети и замыкается на реостат R. Чем больше R, тем выше механическая характеристика динамического торможения.
Рисунок 2.8 Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения
9 Двигатель постоянного тока последовательного возбуждения.
Поскольку обмотка возбуждения (рисунок 1.9) включена последовательно в цепь якоря двигателя М, магнитный поток машины определяется нагрузкой двигателя. Механические характеристики двигателя существенно нелинейные. При М→0 (в области, близкой к холостому ходу) ω→∞. Характеристика 1 соответствует естественной (R=0). Увеличение R приводит к перемещению характеристик вниз (2, 3). Характеристики в области малых нагрузок очень мягкие. Генераторное торможение в обычной схеме невозможно. Динамическое торможение с самовозбуждением осуществляется путём отключения от сети и замыкания якоря М на реостат R. При этом во избежание размагничивания машины необходимо поменять местами концы обмотки возбуждения LM. Механические характеристики режима динамического торможения с самовозбуждением криволинейны. Чем больше R, тем выше характеристика динамического торможения. Возможно также торможение противовключением.
10 Двигатель постоянного тока смешанного возбуждения.
Этот двигатель имеет две обмотки: независимого возбуждения и последовательного возбуждения. За счёт наличия последовательного возбуждения механические характеристики нелинейные. Наличие независимого возбуждения обеспечивает конечное значение ω0.
11 Двигатель постоянного тока независимого возбуждения, питаемый от источника с регулируемым напряжением.
В качестве такого регулируемого источника питания может использоваться генератор постоянного тока G, приводимый во вращение двигателем переменного тока М1 (рисунок 2.10) такая система называется системой генератор–двигатель. Скорость двигателя М2 регулируется за счёт изменения ЭДС генератора G путём установки определённого значения тока возбуждения генератора (обмотка LG). Реверс М2 осуществляется за счёт изменения полярности тока LG и, соответственно, изменения полярности ЭДС генератора.
Недостатки: громоздкость (общая мощность электрических машин 3∙Рн); сравнительно низкий КПД за счёт трёхкратного преобразования энергии и больших потерь холостого хода в мотор–генераторной группе.
С появление тиристоров системы генератор–двигатель стали заменяться системами тиристорный преобразователь–двигатель, в которых генератор заменён тиристорным преобразователем − управляемым тиристорным выпрямителем. Преимуществами таких систем являются: более высокий КПД за счёт использования одной ступени преобразования энергии; сокращение расхода меди; повышение быстродействия.
Существуют два вида систем тиристорный преобразователь–двигатель для реверсивного электропривода по схеме с реверсом главного тока (рисунок 2.11 а); система тиристорный преобразователь–двигатель для реверсивного электропривода по схеме с реверсом в цепи обмотки возбуждения двигателя (рисунок 2.11 б).
Первая схема дороже из–за необходимости применения двух комплектов управляемых тиристорных выпрямителей, на полную мощность каждый. Она применяется в случаях, когда необходимо большое быстродействие. Вторая схема дешевле, но применяется при низких требованиях к быстродействию, так как из−за большой индуктивности обмотки возбуждения двигателя значительно больше время перемагничивания её магнитной цепи.
Рисунок 2.10 Упрощённая схема системы Г-Д
Рисунок 2.11 Упрощённая схема системы ТП-Д