3.3. Регулирование скорости дпт независимого возбуждения изменением магнитного потока

Искусственные характеристики ДПТ независимого возбуждения, получаемые путем изменения магнитного потока ДПТ, используются главным образом для регулирования скорости. Этот способ находит широкое применение в автоматизированном электроприводе вследствие простоты его реализации и экономичности, так как регулирование осуществляется в относительно маломощной цепи возбуждения ДПТ.

Регулирование магнитного потока при использовании этого способа производится только в сторону его уменьшения (ослабления) по сравнению с номинальным за счет уменьшения тока возбуждения I_В. Причины этого кроются в следующих двух обстоятельствах.

1.Увеличение магнитного потока должно вызываться соответствующим увеличением тока возбуждения ДПТ. Однако поскольку номинальный магнитный поток создается номинальным током возбуждения, то увеличение тока возбуждения выше номинального вызывает дополнительный нагрев ДПТ, что недопустимо.

2.Двигатель рассчитан и сконструирован таким образом, что его магнитная система близка к насыщению.

Это обстоятельство отражается в расположении номинальной точки на кривой намагничивания ДПТ(рис. 3.9) в области насыщения. По этой причине стремление увеличить магнитный поток не даст заметного практического результата.

Возможные схемы включения обмотки возбуждения ДПТ независимого возбуждения приведены на рис. 3.10. Схема рис. 3.10, апредусматривает включение в цепь возбуждения добавочного резистораR_в,за счет чего ток возбужденияI_ви тем самым магнитный поток могут быть уменьшены. В схеме рис. 3.10,бдля изменения тока возбуждения используется управляемый выпрямительУВ,выходное напряжение которого регулируется по сигналу управленияU_y.Эта схема более экономична и применяется для регулирования тока возбуждения мощных ДПТ.

Семейство искусственных характеристик ДПТ (I) и(М)получим, рассмотрев изменение координат точек холостого хода и короткого замыкания при варьировании магнитного потока. В соответствии с (3.6а) уменьшение магнитного потока приведет к увеличению скорости идеального холостого хода₀.

Ток короткого замыкания I_к,з=U/R_яот магнитного потока не зависит и будет оставаться неизменным. Другими словами, все искусственные электромеханические характеристики проходят через одну и ту же точку на оси тока с координатами (0;I_к,з).

Все сказанное позволяет представить электромеханические характеристики ДПТ независимого возбуждения при уменьшении магнитного потока совокупностью прямых линий, приведенных на рис. 3.11, а. Момент короткого замыкания в соответствии с (3.3)

(3.25)

Так как I_к,з=const, то при уменьшении магнитного потока пропорционально ему уменьшается и момент короткого замыкания. В результате механические характеристики имеют вид прямых, показанных на рис. 3.11,б. Диапазон регулирования скорости при данном способе равен 3–4. Направление регулирования скорости – вверх от естественной характеристики. Плавность регулирования скорости определяется плавностью регулирования тока возбуждения. Стабильность скорости достаточно высокая, хотя она и снижается при уменьшении магнитного потока. Способ экономичен, так как не сопровождается значительными потерями мощности, а реализация его не требует больших капитальных затрат.

Допустимую нагрузку ДПТ при его работе на искусственных характеристиках определим по обычному правилу, полагая в (3.3) I=I_ном,

(3.26)

где Ф_и– магнитный поток на искусственной характеристике.

Так как при данном способе регулирования Ф_и<Ф_ном, то иМ_доп<М_ном,т. е. ДПТ по условиям нагрева не может быть нагружен на искусственных характеристиках номинальным моментом. Для определения того, какую именно нагрузку он может нести, запишем выражение для ЭДС якоря на естественной и искусственной характеристиках приI=I_нoм

Так как U_ном–I_номR_я=const, тоЕ_е=Е_ии справедливо следующее соотношение:

(3.27)

где _и – скорость на искусственной характеристике приI₂=I_ном.

Подставляя (3.27) в (3.26), получаем после несложных преобразований

(3.28)

Таким образом, при работе ДПТ на искусственных характеристиках он может быть натружен на свою номинальную мощность. Объяснение этого заключается в том, что хотя момент нагрузки 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. Таким образом, этим способом осуществляется регулирование при постоянной мощности.

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

Пример 3.3.Определить магнитный поток, ток возбуждения и сопротивление добавочного резистораR_вв схеме рис. 3.10, а (для ДПТ, указанного в примере 3 1), при которых скорость идеального холостого хода_0ина искусственной характеристике будет на 25 % превышать скорость идеального холостого хода_0ена естественной характеристике.

При решении задачи воспользуемся формулой , из которой следует!

Для данного значения Ф_ис помощью кривой рис 3 9 находимI_в,и= I_в,и/I_в.ном=0,58 и далееI_в,и=0,580,73=0,42 А. Сопротивление добавочного резистора определяем по формуле