5.2. Регулирование скорости вращения универсального коллекторного электродвигателя
Коллекторный двигатель с последовательной обмоткой возбуждения, имеющий приблизительно одинаковые рабочие характеристики как на постоянном, так и на однофазном переменном токе, называется универсальным коллекторном двигателем (УКД). Они выпускаются на относительно малые мощности (от нескольких ватт до нескольких сотен ватт) различные скорости вращения, достигающие несколько десятков тысяч оборотов в минуту и широк применяются в устройствах автоматики и различных электробытовых устройствах.
Электрическая схема УКД представлена на рис. 5.5. Обмотка возбуждения состоит из двух катушек, одна из которых соединяется со щеткой положительной полярности, другая – со щеткой отрицательной полярности. Как видно из схемы, при работе УКД на переменном токе напряжение подается не на всю обмотку возбуждения, а только на ее часть. Этим достигается примерно одна и та же скорость вращения при номинальном моменте на валу и номинальному напряжению на постоянном и переменном токе.
Р
М
+
–
Регулирование скорости вращения УКД можно осуществлять следующими основными способами: при работе на постоянном токе путем включения в цепь якоря реостата последовательно и параллельно ему (шунтирование обмотки якоря), изменением питающего напряжения и тока возбуждения (шунтирование обмотки возбуждения реостатом); при работе на переменном токе изменением питающего напряжения и реже – включением реостата в цепь якоря.
Сравнение перечисленных способов регулирования скорости вращения показывает, что наиболее экономичным из них является способ шунтирования обмотки возбуждения. Изменение скорости вращения путем шунтирования обмотки якоря или включением добавочного сопротивления последовательно с якорем осуществляется просто, однако эти способы регулирования неэкономичны из-за электрических потерь в добавочных сопротивлениях. По этой же причине неэкономичен и способ регулирования скорости вращения изменением подводимого напряжения к двигателю, если оно осуществляется с помощью реостата. Более экономичным регулирование скорости будет в том случае, когда вместо реостата, используется автотрансформатор с плавным регулированием напряжения или источник питания с регулируемой ЭДС. При этом скорость вращения якоря можно как повышать, так и понижать по сравнению с номинальной. При шунтировании обмотки возбуждения достигается только повышение скорости вращения из-за уменьшения магнитного потока двигателя, вызванного снижением тока возбуждения. При шунтировании обмотки якоря и включении сопротивления последовательно с якорем скорость вращения уменьшается по сравнению с номинальной из-за увеличения тока, проходящего по обмотке возбуждения, следовательно и магнитного потока, обратно пропорционального скорости, а во втором случае за счет снижения напряжения на якоре. Изменять скорость вращения можно и сдвигом щеток с геометрической нейтрале против направления вращения якоря. На практике этим часто пользуются для достижения скорости вращения, возможно более близкой к заданной.