6. Регулирование угловой скорости дпт нв

6.1. Регулирование угловой скорости путем введения добавочных резисторов (сопротивлений) в цепь якоря

Электромеханические и механические характеристики получаются такие же, как показаны на пусковой диаграмме (рис. 5.4 а).

Скорость регулируется только вниз. Способ регулирования скорости ступенчатый, так как регулировочный реостат разбит на секции. Диапазон регулирования Д при длительном регулировании небольшой: Д ≈ 1,5. При большом диапазоне регулирования уменьшается жесткость механических характеристик, из-за этого трудно поддерживать пониженную скорость при колебаниях Мс на валу ЭД. Кроме этого увеличивается расход электроэнергии по причине потерь его мощности в якорной цепи.

Допустимой нагрузкой на валу ЭД является Мс = Мсн. При этом ток в якоре не превышает номинального значения для тех ДПТ, условия охлаждения которых не изменяются по мере снижения их скорости.

Стоимость регулировочного реостата невелика, но могут быть большие потери мощности в якорной цепи при большом диапазоне регулирования [1]

. (6.1)

В формуле (6.1): – относительный перепад скорости.

Так, при = 0,5, что соответствует диапазону регулирования Д = 2, половина потребляемой мощности ЭД теряется в якорной цепи. При кратковременном и повторно-кратковременном регулировании диапазон регулирования скорости можно увеличить до Д5.

Сопротивление регулировочного реостата в цепи якоря определяется по формуле

. (6.2)

Значения и находятся по заданным естественной и искусственной характеристикам ДПТ, как показано на рисунке 6.1.

Рис. 6.1. К расчету сопротивления регулировочного резистора

Несмотря на низкие технико-экономические показатели, реостатное регулирование скорости из-за простоты своей реализации используется достаточно широко, например в электроприводах подъемных кранов, некоторых металлорежущих станков.

6.2. Регулирование угловой скорости уменьшением магнитного потока

С уменьшением тока возбуждения уменьшается и магнитный поток, а скорость якоря увеличивается.

Возможные схемы включения обмотки возбуждения ДПТ НВ приведены на рисунке 6.2.

а) б)

Рис. 6.2. Схемы включения обмотки возбуждения ДПТ НВ

Схема рис. 6.2 а предусматривает включение в цепь возбуждения добавочного резистора Rдв, за счет чего ток возбуждения Iв и тем самым магнитный поток Ф могут быть уменьшены. В схеме рис. 6.2 б для изменения тока возбуждения используется управляющий выпрямитель УВ, выходное напряжение которого регулируется по сигналу управления Uу. Эта схема более экономична и применяется для регулирования тока возбуждения мощных ДПТ.

В соответствии с выражением (4.7) уменьшение магнитного потока приводит к увеличению скорости идеального холостого хода ω₀:

. (6.3)

При пуске ЭД пусковой ток якоря Iпя (ток короткого замыкания): при скоростиω = 0 от магнитного потока не зависит и будет оставаться неизменным. Пусковой момент (момент короткого замыкания) при уменьшении магнитного потока изменяется. Так какIпя = const, то при уменьшении магнитного потока пропорционально ему уменьшается и пусковой момент Мп (момент короткого замыкания).

Пусковые электромеханические характеристики при уменьшении магнитного потока приведены на рисунке 6.3 а, а пусковые механические характеристики – на рисунке 6.3 б.

Для ДПТ НВ традиционного исполнения диапазон регулирования скорости при данном способе равен 3–4. Для специальных ЭД с повышенной механической прочностью якоря и улучшенным коллекторно-щеточным устройством диапазон регулирования скорости равен 8–9.

а) б)

Рис. 6.3. Пусковые характеристики ЭД при уменьшении магнитного потока

Направление регулирования скорости – вверх от естественной характеристики. Плавность регулирования скорости определяется плавностью регулирования тока возбуждения. Стабильность скорости достаточно высока, хотя она и снижается при уменьшении магнитного потока. Способ регулирования скорости экономичный, так как малы потери мощности в цепи возбуждения.

Допустимая нагрузка ДПТ при его работе на искусственных характеристиках определяется по выражению:

, (6.4)

где - магнитный поток на искусственной характеристике.

Так как при данном способе регулирования ф_и <ф_н, то и Мдоп < Мном, т.е. ДПТ по условиям нагрева не может быть нагружен на искусственных характеристиках номинальным моментом. Этим способом осуществляется регулирование при постоянной мощности на валу электродвигателя [2]:

. (6.5)

Таким образом, при работе ДПТ на искусственных характеристиках он может быть нагружен на свою номинальную мощность. Объяснение этого заключается в том, что хотя момент нагрузки (Мс) при уменьшении магнитного потока должен быть снижен, одновременно повышается скорость ДПТ, а их произведение, определяющее механическую мощность, остается неизменным и численно равным номинальной мощности ДПТ.

Данный способ нашел широкое применение в электроприводе металлорежущих станков, прокатных станов, наматывающих устройств. Он также часто используется в комбинации с другими способами регулирования скорости.