3.2. Регулирование скорости двигателя постоянного тока изменением магнитного потока.

Изменение магнитного потока используется главным образом для регулирования скорости. Этот способ находит применение в ЭП вследствие простоты его реализации и экономичности, так как регулирование осуществляется в относительно маломощной цепи возбуждения двигателя и не сопровождается большими по­терями мощности.

Магнитный поток при использовании этого способа обычно уменьшается (ослабляется) по сравнению с номинальным за счет снижения тока возбуждения, что объясняется следующим. Увели­чение магнитного потока требует повышения тока возбуждения выше номинального, что вызовет дополнительный нагрев обмот­ки возбуждения. Кроме того, двигатель рассчитан и сконструиро­ван таким образом, что его магнитная система близка к насыще­нию (точкаАна кривой намагничивания двигателя на рис. 4.8), поэтому даже увеличение тока возбуждения не приведет к замет­ному увеличению магнитного потока.

Рис. 4.8. Кривая намагничивания двигателя постоянного тока

Рис. 4.9. Схемы регулирования тока возбуждения с помощью резистора (а) и управляемого выпрямителя (б)

Регулирование тока в цепи возбуждения может осуществлять­ся или с помощью добавочного резистора Rв (рис. 4.9, а), или изменением напряжения питания обмотки возбуждения, напри­мер с помощью управляемого выпрямителя (УВ) (рис. 4.9, б), выходное напряжение Uв которого регулируется по сигналу уп­равления Uу. Эта схема применяется для регулирования в широких пределах тока возбуждения мощных двигателей, работающих в замк­нутых структурах ЭП. Она может обеспечить также изменения на­правления тока возбуждения при использовании реверсивного УВ.

ДЛЯ получения искусственных характеристик двигателя при уменьшении магнитного потока проведем следующий анализ. В соответствии с формулой (4.7) уменьшение магнитного потока приводит к увеличению скорости идеального холостого хода Wo. Ток короткого замыкания от магнитного потока не зависит и при его варьировании будет оставаться неизменным. Отмеченные положения позволяют представить электромехани­ческие характеристики при различных значениях магнитного по­тока

Момент короткого замыкания при уменьшении магнитного потока Ф будет также снижаться, так как . В результате механические характеристики имеют вид прямых, показанных на рис. 4.10, б.

Отметим показатели данного способа регулирования скорости двигателя. Диапазон регулирования скорости при данном способе равен 3 ... 4. Направление регулирования скорости - вверх от естественной характеристики. Плавность регулирования ско­рости определяется плавностью регулирования тока возбуждения. Стабильность скорости достаточно высокая, хотя она и сни­жается при уменьшении магнитного потока. Способ экономичен, так как не сопровождается значительными потерями мощности, а реализация его не требует больших капитальных затрат.

Рис. 4.10. Электромеханические (а) и механические (б) характеристики двигателя при уменьшении магнитного потока:

1 - естественная; 2, 3 - при уменьшении магнитного потока.

Допустимую нагрузку двигателя при его работе на искусствен­ных характеристиках определим по обычному правилу.полагая в формуле (4.3) ток

где Фи - магнитный поток на искусственной характеристике.

Так как при данном способе регулирования то и , т.е. двигатель по условиям нагрева не может быть нагружен на искусственных характеристиках номинальным момен­том.

Для определения того, какую именно нагрузку он может не­сти, сделаем дополнительные выкладки. Запишем выражение для ЭДС якоря на естественной Eеи искусственной Еи характеристи­ках при номинальном токе:

Так как и из этого равенства вытекает следующее соотношение:

Как видно из формулы (4.28), при работе двигателя на искус­ственных характеристиках он может быть нагружен на свою номи­нальную мощность. Объяснение этого заключается в том, что, хотя момент нагрузки при уменьшении магнитного потока снижается, одновременно повышается скорость двигателя, а их произведе­ние, определяющее механическую мощность, остается неизмен­ным и равным номинальной мощности. Этим способом целесооб­разно регулирование скорости припостоянной механической мощности нагрузки, что обеспечивает полное использование дви­гателя при работе на всех искусственных характеристиках.