§ 5.3. Регулировка скорости вращения двигателей

Возможность регулирования скорости вращения двигателей постоянного тока является их весьма важным свойством, в значитёльной степени определившим достаточно широкое применение этих двигателей в судовых устройствах, подъемно-транспортных установках и т. п.

Из уравнения э. д. с. двигателя скорость вращения якоря электрического двигателя

. (5.4)

Из формулы видно, что скорость вращения якоря зависит от напряжения питающей сети, величины сопротивления цепи якоря и величины основного магнитного потока. Регулируя ту или другую из указанных величин, можно изменять в известных пределах скорость вращения якоря.

Регулировочные свойства двигателя характеризуются пределами, плавностью и экономичностью регулирования скорости вращения.

Под пределами регулирования () понимают отношение наибольшего числа оборотовк наименьшему, которое может быть получено при регулировании, т. е.

.

Предел регулирования обычно дается в виде отношения 2:1; 5:1; 10:1 и т. д.

Под плавностью регулирования понимают отношение числа оборотов двух соседних ступеней регулирования

,

где т — номер ступени регулирования.

Регулировать скорость вращения двигателя изменением подводимого к нему напряжения можно по специальной системе генератор — двигатель (Г — Д). Для питания двигателя используется специальный генератор. Якори генератора и двигателя связаны между собой электрически. Напряжение на зажимах генератора изменяется регулированием величины тока в его обмотках возбуждения. Этот способ позволяет плавно и в широких пределах изменять скорость вращения двигателя. В системе Г — Д производится безреостатный пуск двигателя постепенным повышением напряжения, легко осуществляется изменение направления вращения изменением направления тока возбуждения в обмотке возбуждения генератора.

Однако в системе Г - Д требуется установка специального агрегата, первичного двигателя и генератора для питания электрической энергией двигателя. Поэтому данный способ регулирования скорости двигателя применяется лишь в специальных схемах электрических приводов, например, в схемах электропривода руля, брашпиля, шпиля, гребного винта и т. п.

Регулирование скорости вращения введением в цепь якоря добавочного сопротивления позволяет изменять скорость вращения только в сторону уменьшения, что следует из уравнения

.

Когда в цепь якоря вводится добавочное сопротивление, ток якоря в первый момент уменьшается (), при U=const уменьшается и вращающий момент (, при Ф=const), который оказывается меньше противодействующего момента . Скорость вращения двигателя при этом естественно снизится, что вызовет уменьшение противо-э. д. с. и приведет к увеличению тока до первоначальной величины. Таким образом, равенство моментовбудет восстановлено, но при меньшей скорости вращения.

Рассмотренный способ регулирования скорости вращения двигателя прост в эксплуатационном отношении, но обладает рядом существенных недостатков, а именно: регулировочный реостат имеет значительные габариты, так как он должен быть рассчитан на продолжительное протекание всего тока нагрузки; заметно возрастают потери в цепи якоря за счет нагрева регулировочного реостата. Поэтому регулировка скорости вращения введением в цепь якоря добавочного сопротивления применяется лишь в двигателях небольшой мощности и специальных схемах управления электроприводов подъемно-транспортных механизмов (грузовые лебедки).

Регулировка скорости вращения двигателя изменением основного магнитного потока машины получила наиболее широкое распространение. Изменение магнитного потока Ф возможно в результате изменения тока возбуждения. Проще всего это достигается введением в цепь возбуждения добавочного сопротивления, называемого регулировочным реостатом. Магнитный поток машины в зависимости от тока возбуждения изменяется в соответствии с кривой намагничивания.

Если пренебречь насыщением стали магнитной цепи, то можно считать, что , где— коэффициент пропорциональности. Тогда

.

Этим способом скорость вращения якоря можно менять в сторону увеличения достаточно плавно и в довольно широких пределах. Следует, однако, иметь в виду, что уменьшение магнитного потока Ф в первый момент вызовет резкое увеличение тока в цепи якоря, так как

; .

Повышение величины тока при увеличении скорости вращения машины ухудшает условия коммутации. Поэтому пределы регулировки при этом способе ограничивают таким образом, чтобы поток машины не ослаблялся более чем на 25—30%.