2.3 Регулирование угловой скорости дпт нв изменением напряжения на якоре

Схема включения машины для этого способа регулирования приведена на рис. 2.7. Здесь необходим управляемый преобразователь (УП), с помощью которого изменяется напряжение U_я на якоре в функции задающего сигнала U_зд.

 

На рис. 2.7 показана машина с возбуждением от постоянных магнитов. В случае, когда машина имеет электромагнитное возбуждение, обмотка возбуждения подключается к независимому нерегулируемому преобразователю. Регулирование ω_д ведется при номинальном потоке возбуждения Ф = Ф_ном, и для анализа удобно использовать уравнения (2.10), (2.11), приняв в них R_д = 0:

                               (2.14)

                                (2.15)

Первый член в этих уравнениях характеризует угловую скорость двигателя на холостом ходу. Изменяя напряжение на якоре в сторону снижения, можно на холостом ходу получать скорости   и так далее, т.е. регулировать скорость вниз от номинальной. Второй член в уравнениях электромеханической (2.14) и механической (2.15) характеристик определяет падение скорости  под нагрузкой. Характеристики при различных значениях напряжения на якоре располагаются взаимно параллельно (рис. 2.8).

При регулировании ω_д изменением напряжения на якоре в разомкнутой системе (см. рис. 2.7) нижняя скорость ω_н ограничена падением скорости от нагрузки.

Так, если задать на холостом ходу угловую скорость , то при возрастании момента до номинального значения двигатель остановится. В замкнутых системах, как показано далее, падение скорости может быть сведено до достаточно малых значений. В результате удается получить диапазон регулирования скорости изменением напряжения на якоре D_и =1000 ... 10000.

Таким образом, регулирование скорости изменением напряжения на якоре является основным способом регулирования ω_д в широкорегулируемых приводах.

Для рассматриваемого способа регулирования длительно допустимый ток якоря  и соответственно момент ограничены номинальными значениями , т.е. регулирование ω_д изменением напряжения на якоре осуществляется при постоянном допустимом моменте. Длительно допустимая мощность

                                                                                                                                                                    (2.16)

при номинальной угловой скорости равна номинальной  и снижается по мере уменьшения ω_д.

С учетом отмеченных особенностей этот способ регулирования угловой скорости целесообразно использовать для механизмов, момент сопротивления которых остается постоянным при изменении скорости.

2.4 Регулирование угловой скорости дпт изменением магнитного потока

Схема подключения двигателя для рассматриваемого способа регулирования приведена на рис. 2.9. Обмотка возбуждения  двигателя подключена к управляемому преобразователю УП, с помощью которого изменяется напряжение возбуждения  и соответственно магнитный поток Ф. На якорь двигателя подается напряжение  от неуправляемого преобразователя П.

Возможна и иная схема (см. рис. 2.10) – обмотку возбуждения подключают к неуправляемому преобразователю или сети постоянного тока через реостат R, с помощью которого регулируют ток возбуждения и магнитный поток.

Для анализа удобно воспользоваться уравнениями электрической и механической характеристик в форме (2.3), (2.5). Учитывая, что  напряжение на якоре остается номинальным, а добавочное сопротивление в цепи якоря равно нулю, указанные уравнения можно переписать в виде

                                                                                                                                                     (2.17)

                                                                                                                                                                        (2.18)

 

Несложно заметить, что угловая скорость на холостом ходу (первый член уравнений) при уменьшении (ослаблении) магнитного потока Ф увеличивается, что позволяет получить (см. рис. 2.11) характеристики, расположенные выше естественной.

 

Второй член в приведенных уравнениях – падение угловой скорости под нагрузкой - тем больше, чем больше ослаблен магнитный поток. Следовательно, жесткость характеристик тем ниже, чем больше ослаблен  магнитный поток. Причем падение скорости на механической характеристике зависит от Ф², т.е. при ослаблении магнитного потока, например, в 2 раза, падение угловой скорости при том же моменте увеличивается в 4 раза.

Момент двигателя в соответствии с уравнением (2.4) снижается пропорционально ослаблению магнитного потока.

Действительно, допустимая нагрузка двигателя ограничена номинальным значением тока якоря . Предельно допустимый момент двигателя для этого способа регулирования

снижается пропорционально уменьшению магнитного потока (кривая допустимого момента показана на рис. 2.11 пунктиром), а предельно допустимая мощность остается постоянной.

С учетом этого говорят, что регулирование угловой скорости ослаблением магнитного потока ведется при постоянной допустимой мощности .

Рассматриваемый способ регулирования достаточно удобен и экономичен, так как мощность в цепи возбуждения двигателя значительно меньше, чем в цепи якоря.

Диапазон регулирования D_ф изменением магнитного потока определяется отношением наибольшей угловой скорости (ω_В по рис. 2.11) к скорости ω_о =ω_н, соответствующей естественной характеристике. Предельное значение D_ф составляет 4…5 и ограничено в основном коммутационной устойчивостью машины.

Особенности регулирования скорости путем изменения напряжения на якоре и ослабления магнитного потока дополнительно поясняет рис. 2.12. Регулирование угловой скорости путем изменения напряжения на якоре принято называть первой зоной регулирования, а изменения магнитного потока – второй зоной.

 

В первой зоне ω_д  регулируется вниз от номинальной, допустимый момент двигателя остается постоянным, а допустимая мощность снижается пропорционально уменьшению ω_д.

Во второй зоне ω_д регулируется вверх от номинальной, допустимая мощность остается постоянной, а допустимый момент снижается.