63. Регулирование частоты вращения якоря двигателя постоянного тока

(1) - формула показывает, что ЭДС машины постоянного тока прямо пропорциональна частоте вращения якоря n и магнитному потоку Ф. Следовательно, ЭДС якоря можно регулировать путем изменения магнитного потока, или изменения частоты вращения якоря.

В двигателньом режиме машины постоянного тока якорь машины начинает потреблять из сети ток, создаваемый разностью напряжения сети и ЭДС якоря:

(2)

В двигаетлньом режиме индуцируемая в обмотке якоря ЭДС направлена против протекающего по ней тока, поэтому ее принято называть противоЭДС. Значение противоЭДС также как и для генератора, определяется согласно (1). Напряжение, приложенное к зажимам якоря двигателя согласно (2), должно уравновешивать противоЭДС и компенсировать падение напряжения на внутреннем сопротивлении цепи якоря:

(3)

Умножив л и п части уравнения (3) на ток I_a , получим уравнение баланса мощностей цепи якоря двигателя:

(4)

Где UI_a– мощность, потребляемая якорем двигателя из сети, I_a²r_a – мощность потерь в обмотке якоря, EI_a – электромагнитная мощность, преобразуемая в механическую мощность вращения вала двигателя.

Путем подстановки в выражение (1) значения Е из равенства (3), можно получить формулу для определения частоты вращения двигателя:

(5)

РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ: полученное выражение (5) показывает, что частоту вращения двигателя постоянного тока можно регулировать: изменением магнитного потока Ф, изменяя соответственно ток возбуждения, изменением питающего напряжения U, включением добавочного сопротивления в цепь обмотки якоря.

ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ВРАЩЕНИЯ: Если требуется изменить направление вращения двигателя, то для этого необходимо изменить направление электромагнитного момента М, действующего на якорь.

Согласно (6) это можноосуществить изменением направления тока в обмотке якоряIa или путем изменения направления магнитного потока Ф (тока возбуждения). В (6) – М – электромагнитный момент, - момент одного проводника,- коэффициент, зависящий от конструктивных параметров машины.

На практике это производят путем переключения проводов, подводящих ток к обмотке якоря или к обмотке возбуждения.

СВОЙСТВО САМОРЕГУЛИРОВАНИЯ: для того чтобы двигатель вращался с постоянной частотой n, развиваемый им вращающий момент М должен быть равным создаваемому нагрузкой тормозному моменту Мт:

(7)

Если равенство нарушается, то частота вращения двигателя увеличивается или уменьшается до тех пор, пока снова вращающий момент двигателя не будет уравновешен тормозным моментом. Таким образом, двигатели постоянного тока обладают св-вом саморегулирования – способностью при изменении нагрузки автоматически устанавливать новон значение частоты вращения, при которой двигатель работает устойчиво. Роль регулятора играет противо ЭДС, наводимая в обмотке якоря.