17. Регулирование угловой скорости двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением.

Частоту враще­ния шунтового двигателя тремя способами:

1) изменением напряжения U, подводимого к зажимам двигателя;

2) изменением сопротивления R_х в цепи якоря;

3) изменением магнитного потока Ф.

Регулирование частоты вращения изменением напряжения, под­водимого к зажимам двигателя, дает возможность получить любую частоту вращения двигателя от нуля до предельно допустимой.

Недостаток этого способа регулирования заключается в том, что необходимо иметь специальный генератор постоянного тока с широкой регулировкой напряжения для питания рабочего двигателя - «генератор — двигатель»,

Регулирование частоты вращения изменением сопротивления в цепи якоря осно­вано на снижении напряжения, подводи­мого к зажимам якоря, благодаря появ­ляющемуся падению напряжения в сопро­тивленииR_х.

Недостатки.

1. При малых нагрузках частоту вращения можно регулировать в очень небольших пределах.

2. При больших значениях сопротивления R_х работа двигателя очень неустойчива.

3. На нагрев реостата расходуется много энергии,

4. Размеры его получаются большими и стоимость довольно высокой.

5. снижение частоты вращения получается при снижении мощности.

Регулирова­ния частоты вращения шунтового двигателя — изменением магнит­ного потока Ф. Частота вращения шунтового двигателя обратно пропорциональна магнит­ному потоку.

Введением шунтового реостата можно регулировать частоту вращения двигателя, но только в зоне повышенных частот вращения.

Полный обрыв цепи обмотки возбуждения под нагрузкой ведет к остановке двигателя.

Преимущества:

1. Он наиболее экономичен, потому что расход энергии в шунтовом реостате при силе тока в обмотке возбуждения, равной i_в =(0,02 — 0,05)I_н, получается небольшим.

2. Механические характеристики для всех режимов магнитной цепи остаются жесткими.

3. Регулирование происходит при постоянной мощности, так как Р = Мw, а при Ф = vаr и I_я = I_н=соnst М = vаr. Причем если Ф уменьшается, то w увеличивается, и наоборот.

18.Регулирование частоты вращения и реверсирование асинхронных электродвигателей

Как известно, частота вращения асинхронного двигателя

(1.34)

где f— частота тока питающей сети, Гц;

р — число пар полюсов статорной обмотки;

s — скольжение.

Из выражения (1.34) следует, что на частоту вращения асинхронного двигателя можно воздействовать тремя способами: 1) изменением частоты тока f питающей сети; 2) изменением числа пар полюсов статорной обмотки; 3) введением в цепь ротора сопротивления Rх, вызывающего увеличение скольжения. Третий способ возможен только в двигателях с фазным ротором.

Способ регулирования частоты вращения переменной частотой тока требует установки специальных генераторов переменной частоты или синхронных и асинхронных преобразователей частоты. В этом случае можно получить очень широкое и плавное регулирование частоты вращения. Но добавочные агрегаты усложняют и удорожают установку.

Находят применение асинхронные двигатели повышенной частоты, питаемые от специальных генераторов переменного тока. Например, двигатели переменного тока повышенной частоты (200 Гц) используются в машинках для стрижки овец, а также для привода электропил в леспромхозах. Все шире используются двигатели повышенной частоты для привода ручного инструмента в садоводстве и овощеводстве.

Практически чаще всего, особенно в регулируемых приводах металлообрабатывающих станков, пользуются вторым способом регулирования скорости — изменением числа пар полюсов.

В трехфазном двигателе одной паре полюсов соответствуют три катушки статора, двум парам полюсов — шесть катушек и т. д. Число пар полюсов обычно изменяют последовательно-параллельным переключением катушек каждой фазы (рисунок 1.15).

Наиболее ходовыми являются двигатели с двумя ступенями частоты вращения на 3000 и 1500; 1500 и 750 или на 1000 и 500 мин -1. Двигатели с четырьмя ступенями частоты вращения встречаются реже, так как они требуют укладки двух независимых обмоток: одной, рассчитанной, например, на переключение с шести пар полюсов на три (частота вращения 500 и 1000 мин -1), и другой — с четырех на две (соответственно частота вращения 750 и 1500 мин-1).

При использовании этого способа регулирования частоты вращения асинхронного двигателя нужно учитывать следующие обстоятельства.

1. Наиболее удобно и просто этот способ регулирования осуществим у двигателей с короткозамкнутым ротором. В двигателях с контактными кольцами необходимо соответствующее переключение их роторной обмотки.

2. Частота вращения регулируется грубо, скачками, в строго ограниченном пределе.

3. Переключать обмотки рекомендуется при полной остановке двигателя или при работе вхолостую (из-за больших токов и моментов при переключении).

Частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать при помощи реостата, введенного в цепь ротора. Получающиеся при этом механические характеристики приведены на рисунке 1.16.

Этому способу присущи все недостатки, приведенные при рассмотрении регулирования шунтового двигателя постоянного тока при помощи реостата в цепи якоря. Поэтому он применяется очень редко: главным образом при кратковременных вспомогательных операциях, выполняемых на малых частотах вращения. Необходимо помнить, что нельзя регулировать частоту вращения пусковым реостатом, так как он не рассчитан на длительную работу и поэтому может перегореть. Для регулирования используются специальные реостаты.

Для реверсирования асинхронного двигателя (изменения направления его вращения) требуется только поменять местами любую пару проводов, подводимых к статору от сети.

В последнее время в электроприводах постоянного и переменного тока появился импульсный метод регулирования частоты вращения электродвигателей.

Необходимая частота вращения при этом методе обеспечивается благодаря тому, что периодически повторно-кратковременно отключаются и включаются или якорь (статор) двигателя, или сопротивления в цепи статора у асинхронного двигателя и в цепи якоря у двигателя постоянного тока. В некоторых схемах работа двигателя в двигательном режиме чередуется периодически с переключением на работу в тормозном режиме. В результате таких переключений двигателя, производимых с определенной продолжительностью и частотой, можно получить задаваемую среднюю частоту вращения.

Важной величиной, характеризующей работу электропривода при импульсном методе регулирования, является относительная продол­жительность импульса:

(1.35)

где t1 — продолжительность импульса (включение);

t2 — продолжительность паузы (отключение).

Анализ работы импульсных систем регулирования показывает, что при заданной неизменной загрузке частота вращения двигателя получается тем больше, чем больше ε. При заданном же значении ε частота вращения получается тем больше, чем меньше нагрузка.

Импульсный метод регулирования применим в приводах с двигателями постоянного и переменного тока. Он обеспечивает регулирование частоты вращения в широких пределах.

До последнего времени этот метод не получил большого распространения в производстве главным образом в связи с тяжелыми условиями работы для контактно-релейной аппаратуры управления (большое число включений и выключений в час). В порядке исключения его применяют лишь в электроприводах малой мощности, например во вспомогательных авиационных устройствах, следящих системах и т. п