4.11. Регулирование частоты вращения и реверсирование двигателей постоянного тока

Подставив в (4.50) значение , находим выражение для частоты вращения:

(4.60)

Если в цепь якоря включено R_рег1 ,то

(4.61)

Отсюда следует, что частоту вращения двигателей постоянного тока можно регулировать следующими способами:

1. Изменением величины падения напряжения в цепи якоря ;

2. Изменением величины основного магнитного потока Ф;

3. Изменением напряжения U питающей сети.

Регулирование частоты вращения изменением величины падения напряжения в цепи якоря (рис. 4.31,а,б)

Рис. 4.31 Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока:

а) электрическая схема;

б) механические характеристики двигателя при изменении сопротивления якоря;

в) механические характеристики двигателя при изменении сопротивления обмотки возбуждения.

Величину меняют при помощи реостата R_рег1 в цепи якоря.

При уменьшении сопротивления R_РЕГ1 уменьшается падение напряжения , поэтому увеличивается частота вращения n; так можно регулировать n от 0 до n_ном, но этот способ не экономичен, так как в реостате значительные потери, и КДП машины уменьшается. Этот способ применяется для двигателей постоянного тока небольшой мощности.

Механические характеристики двигателей постоянного тока параллельного возбуждения при различных сопротивлениях R_РЕГ1 в цепи якоря изображены на рисунке 4.31, б.

Для получения аналитической зависимости между n и М воспользуемся выражением (4.61)

(4.62)

Из формулы (4.57) , тогда

(4.63)

- частота вращения в режиме холостого хода.

- величина, на которую уменьшается частота вращения вследствие увеличения нагрузки на валу двигателя постоянного тока.

Если пренебречь реакцией якоря, то можно считать, что Ф=const, и характеристика - прямая линия (рис.4.31, б)

1. естественная характеристика;

2, 3, 4-искусственные характеристики.

Этот способ позволяет регулировать частоту вращения двигателей постоянного тока от n_ном и выше.

Регулирование частоты вращения изменением величины магнитного потока Ф (рис. 4.31, а,в)

Магнитный поток машины можно изменять за счет изменения тока в обмотке возбуждения при помощи регулировочного реостата R_РЕГ2.

В первый момент при уменьшении магнитного потока Ф частота вращения n останется почти постоянной вследствие инерции вращающихся масс; тогда ЭДС уменьшается, а ток якоря возрастает, причем небольшое уменьшение ЭДС вызывает относительно большое увеличение тока якоря. Поэтому, несмотря на уменьшение магнитного потока Ф, момент на валу М увеличивается, следовательно, увеличивается частота вращения n, а значит, и ЭДС Е. Тогда ток якоря I_а уменьшается, и уменьшается момент М. Затем устанавливается равновесный режим: .

Этот способ позволяет регулировать частоты вращения двигателя постоянного тока от и выше.

На рис. 4.31, в представлены механические характеристики двигателя постоянного тока параллельного возбуждения при различных значениях магнитного потока Ф.

При R_РЕГ2=0 характеристика естественная (рис. 4.31, в, прямая 1) При увеличении сопротивления R_РЕГ2 (рис. 4.31, а) уменьшается магнитный поток Ф, увеличиваются n_ХХ, Δn, и угол наклона механической характеристики к оси абсцисс возрастает (рис. 4.31, в, прямая 2).

Регулирование частоты вращения изменением величины напряжения U питающей сети (рис. 4.32)

Для изменения n изменением U применяется питание ДПТ от специального генератора (рис.4.32, а).

Рис. 4.32 Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока при изменении напряжения питающей сети:

а) электрическая схема;

б) механические характеристики

Так как частота вращения n пропорциональна питающему напряжению U (4.62), то при изменении напряжения механические характеристики не меняют своего угла наклона к оси абсцисс, а смещаются по высоте, оставаясь параллельными друг другу (рис. 4.32, б).

Если изменять напряжение сети в широких пределах, то и частота будет меняться в широких пределах.

Для изменения направления вращения двигателя (реверсирования) необходимо изменить направление тока или в обмотке возбуждения, или в в обмотке якоря – для двигателей постоянного тока параллельного возбуждения; в двигателях постоянного тока смешанного возбуждения – в обеих обмотках возбуждения.