13.4. Порівняння різних способів керування виконавчими двигунами постійного струму

Спосіб керування двигуном визначає залежність електромеханічної сталої часи Т_м від сигналу керування . Стала часу Т_м визначається формулою (10.4.):

.

При якірному керуванні швидкість ідеального холостого ходу ₀ при певному значенні можливо виразити через ₀₁ – швидкість ідеального холостого ходу при =1.

За формулою (13.11), враховуючи n₀ замість n, можливо записати:

(13.40)

Тоді:

. (13.41)

З формули (13.13.) для механічної характеристики при якірному керуванні:

. (13.42)

Для ідеального холостого ходу m=0, ν=ν₀, тобто:

. (13.43)

В такому разі з (13.41), (13.43):

. (13.44)

Для режиму пуска з формули (13.8.):

тобто пусковий момент:

. (13.45)

Тоді для якірного керування з урахуванням (13.44), (13.45):

(13.46)

Тобто Т_м не залежить від .

При полюсному керуванні з формул (13.27), (13.40):

. (13.47)

А з формул (13.45), (13.47), (13.4) для полюсного керування:

. (13.48)

Тобто при полюсному керуванні Т_м сильно зростає зі зменшенням . Це – суттєвий недолік полюсного керування. При полюсному керуванні на розгін двигуна впливає швидкість протікання електромагнітних процесів через велику індуктивність обмотки керування.

Двигуни постійного струму мають низку переваг. Вони дозволяють плавно й економічно регулювати швидкість в широкому діапазоні.

Аналіз характеристик при якірному та полюсному керуванні показує, що перевагами якірного керування є:

а) лінійність та однозначність механічної та регулювальної характеристик;

б) велика крутість механічної характеристики, яка сприяє швидкому розгону якоря;

в) електромеханічна стала часу Т_м не залежить від , тобто час розгону двигуна при будь-яких однаковий;

г) малі або нульові втрати потужності при нерухомому якорі ( =0);

д) проходження струму через щітковий контакт виникає тільки при відпрацюванні сигналу, тому усувається підгоряння колектора при нерухомому якорі;

е) мала електромагнітна стала часу Т_ем, внаслідок чого електромагнітні перехідні процеси протікають швидко;

є) неможливість самоходу.

Основним недоліком якірного керування є відносно велика потужність керування.

При полюсному керуванні перевагами є такі:

а) мала потужність керування;

б) краще використання машини при малих .

Але всі інші властивості двигуна з полюсним керуванням значно гірші, ніж з якірним. Тому для виконавчих двигунів постійного струму використовують в основному якірне керування, і тільки для двигунів не великої потужності – полюсне. За своїми властивостями двигун з якірним керуванням близький до ідеального асинхронного, але має значно кращі лінійні характеристики, а в деяких випадках – більшу швидкодію, краще використання.

Таким чином, двигун з якірним керуванням має суттєві переваги навіть над ідеальним асинхронним двигуном.

Але двигун постійного струму має низку недоліків.

Основні з них такі:

а) наявність не надійного й нестабільного ковзного щіткового контакту, який є джерелом радіозавад, забруднення колектора;

б) необхідність герметизації при встановленні у вибухонебезпечних приміщеннях.