3.3. Расчеты и построения

1) Рассчитать коэффициент С по выражению (2.6) и электромагнитный момент, создаваемый испытуемой машиной постоянного тока, по выражению (2.5).

2) Построить снятые механические характеристики двигателя n = f (M).

3.4. Контрольные вопросы

1) В чем преимущество тормозных режимов МПТ по сравнению с механическими системами торможения?

2) Как осуществляется переход в режим динамического торможения?

3) В чем суть режима динамического торможения?

4) В чем преимущества и недостатки режима динамического торможения от других тормозных режимов МПТ?

5) Как изменяется наклон механических характеристик при увеличении сопротивления в цепи якоря?

4. Способы регулирования частоты вращения

двигателя постоянного тока

Ц е л ь р а б о т ы: изучить особенности регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока с независимым возбуждением от регулируемого источника питания.

4.1. Краткие теоретические сведения

Характерной особенностью двигателя постоянного тока (ДПТ) с независимым возбуждением является то, что ток в обмотке возбуждения (ОВ) не за­висит от тока нагрузки (тока якоря).

Способы регулирования частоты вращения двигателей оцени­ваются следующими показателями: плавностью регулирования; диапазоном регулирования, определяемым отношением наиболь­шей частоты вращения к наименьшей; экономичностью регулиро­вания, определяемой стоимостью регулирующей аппаратуры и потерями электроэнергии в ней.

Уравнение скоростной характеристики ДПТ может быть представлено в следующем виде:

n = (U – I_яR_я) / (С_еФ). (4.1)

Из выражения следует, что регулировать частоту вращения ДПТ параллельного возбуждения (рис. 4.1) можно изменением любого из трех параметров, входящих в уравнение (4.1): 1) напряжения U, подводимого к дви­гателю, 2) электрическо­го сопротивления в цепи якоря R_я = r_я + r_д, определяемого суммой внутренних сопротивлений ДПТ r_я (обмотки якоря, щеток и др.) и сопротивления добавочного реостата в цепи якоря r_д, 3) основного магнитного потока Ф, создаваемого главными полюсами.

Выражение (4.1) для упрощения анализа работы ДПТ с независимым возбуждением можно записать в следующем виде:

n = n₀ – Δn, (4.2)

где n₀ = U / (С_еФ) – частота вращения в режиме х.х.;

Δn = I_яR_я / (С_еФ) – изменение частоты вращения, вызван­ное падением напряжения в цепи якоря, определяющее наклон механической характеристики.

а б в

Рис. 4.1. Механические характеристики двигателя параллельно­го возбуждения: а – при введении в цепь якоря добавочного сопротивления; б – при изменении основного магнитного потока; в – при изменении напряже­ния в цепи якоря

1. Регулирование часто­ты вращения ДПТ изменением питающего напряжения при­меняется, как правило, только при независимом возбуж­дении. Изменение напряжения в цепи якоря позволяет регулировать частоту вращения вниз от номинальной, так как напря­жение свыше номинального недопустимо. Такое регулирование приводит к уменьшению частоты вращения холостого хода n₀ при сохранении неизменного наклона механической характеристики Δn (рис. 4.1, в). Рассматриваемый способ регули­рования обеспечивает плавное экономичное регулирование в широком диапазоне.

2. Регулирование частоты вращения ДПТ путем введения дополнительного сопротивления осуществляется путем включения регулировочного реостата в цепь яко­ря аналогично пусковому реостату. Однако, в отличие от пускового, регулировочный реостат должен быть рассчитан на продолжительное проте­кание тока. Данный способ малоэффективен при отсутствии или небольшой нагрузке на валу двигателя.

С увеличением r_д возрастает Δn, то есть наклон механической характеристики при неизменной частоте вращения холостого хода n₀, что ведет к уменьшению час­тоты вращения при заданной нагрузке (рис. 4.1, а). Этот способ обеспечи­вает плавное регулирование частоты вращения в широком диапа­зоне только в сторону уменьшения частоты от номинальной, од­нако он неэкономичен из-за значительных потерь электроэнергии в регулировочном реостате.

3. Способ ре­гулирования скорости изменением основного магнитного потока ДПТ с независимым возбуждением на практике зачастую реализуется посредством реостата, включенного последовательно с обмоткой возбуждения. Принципиально возможны и другие способы регулирования потока: изменение числа витков (секционирование) обмотки возбуждения, применение регулируемого источника тока для питания обмотки возбуждения. Как видно из рис. 4.1 при ослаблении возбуждения одновременно возрастает частота вращения холостого хода n₀ и наклон механической характеристики Δn.