2.8.3. Реостатное регулирование скорости
Реостатное регулирование скорости возможно у двигателей постоянного тока и у асинхронных с фазным ротором. Для этого добавочное сопротивление включается в якорную или в роторную цепь электрической машины соответственно (рис.2.4, 2.12). Согласно уравнениям механических характеристик семейства реостатных характеристик имеют вид, приведенный на рис.2.24: а – для двигателя независимого возбуждения; б – для асинхронного двигателя.
а) б)
R1 R2
Рис.2.24. Семейства реостатных характеристик
Этот способ регулирования характеризуется следующими показателями:
- регулирование скорости возможно только вниз от основной;
мощность, потребляемая из сети, остается постоянной, так как не изменяется скорость идеального холостого хода;
при увеличении добавочного сопротивления мощность на валу уменьшается в результате снижения скорости;
жесткость характеристик падает с увеличением добавочного сопротивления;
потери в силовых цепях пропорциональны статическому падению скорости и увеличиваются при снижении жесткости характеристик;
диапазон регулирования невелик из-за снижения жесткости характеристик;
регулирование не плавное, так как переключения производятся в силовой цепи машины и применение реостатов со скользящими контактами здесь невозможно;
низкая стоимость добавочных сопротивлений (реостатов) и контакторного оборудования.
Как указывалось выше, в промышленных электроприводах в силовых цепях невозможно применение реостатов со скользящими контактами. Поэтому, как правило, здесь при реостатном регулировании используются релейно – контакторные схемы, где производится шунтирование ступеней реостата силовыми контакторами. При этом автоматическое отключение (включение) ступеней реостата может производиться через определенные промежутки времени, или при определенных скоростях или токах электродвигателя. Следовательно, управление может производиться в функции (в некоторых источниках используется термин «по принципу») времени, скорости или тока. Кроме того, в некоторых случаях (например, грузоподъемные механизмы) пуск или торможение электродвигателя допускается только тогда, когда рабочий орган достигает определенной точки в пространстве, то есть управление должно производиться в функции пути.
На рис. 2.25а и 2.25б приведены простейшая релейно-контакторная схема управления реостатным пуском (пуск может рассматриваться, как частный случай регулирования скорости) асинхронного электродвигателя (АД) в функции времени и его пусковая диаграмма соответственно. При управлении в функции времени контакторы, шунтирующие части реостата, должны замыкаться через определенные промежутки времени, то есть здесь необходимо применение реле времени. Современные реле времени обеспечивают выдержку времени в широком диапазоне (от 0,05с до нескольких часов).
Для каждого конкретного случая выдержка времени определяется на основании расчета кривых переходного процесса.
Здесь КТ – реле времени с выдержкой времени при срабатывании.
При нажатии на кнопку SВ2 «Пуск» получает питание катушка контактора КМ, который срабатывает и замыкает свои контакты:
- КМ, блокирующий кнопку SВ2 и создающий цепь питания катушки КМ при отпускании SВ2;
- КМ в силовой цепи АД, подключающие последний к питающей сети. Электродвигатель начинает разгон по реостатной характеристике с полностью введенным в цепь ротора добавочным сопротивлением R;
- КМ в цепи питания катушки реле КТ. Катушка КТ получает питание, реле срабатывает и через заданный промежуток времени замыкает свой контакт в цепи катушки контактора КМ1;
- контактор КМ1 замыкает свои контакты, шунтирующие добавочное сопротивление R. Так как скорость АД не может измениться мгновенно, а при реостатном регулировании следует пренебречь индуктивностью его обмоток, то при той же скорости электродвигатель переходит на естественную характеристику и разгоняется по ней до точки установившегося режима, как это показано на рис.2.25б.
У асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором реостатное регулирование возможно при введении активного добавочного сопротивления в статорную цепь. Семейство механических характеристик при этом строится согласно (2.12) при различных значениях R1 . При таком способе регулирования происходит значительное снижение критического момента и жесткости характеристик 6. В настоящее время этот способ регулирования скорости практически не применяется.