Регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока

Запишем выражения для частоты вращения якоря с учетом добавочного сопротивления, включаемого

последовательно с обмоткой якоря 𝑛 = 𝑈 −𝐼^{𝑎(∑𝑅𝑎+𝑅доб)} (133). Из полученной формулы вытекает следующие

С_ЕФ

способы регулирования частоты вращения якоря:

1) Включением добавочного сопротивления в цепь якоря;

2) Изменением магнитного потока;

3) Подачей питающего напряжения на обмотку якоря;

4)

Включение добавочного сопротивления

(рис. 4.101 методичка)

При отсутствии добавочного сопротивления частота вращения двигателя равна

𝑛 = 𝑈−С𝐼_Е^𝑎Ф^{∑ 𝑅𝑎} = С^𝑈_ЕФ − ^{𝐼 𝑎} 𝐶^∑_𝐸^𝑅Ф ^𝑎 = 𝑛₀ − ∆𝑛 (134), это естественная механическая характеристика.

Если включаем добавочное сопротивление в цепь якоря, то увеличивается снижение частоты вращения, а значит уменьшается частота вращения якоря. Чем больше величина включаемого сопротивления, тем больше снижение этой частоты. И тем мягче становится механическая характеристика двигателя.

Как видно из (рис. 4.101 методичка), частоту вращения двигателя можно регулировать только вниз от номинальной.

Недостатком этого способа являются значительные потери на Rдоб.

Этот способ обеспечивает невысокое значение КПД, и он не экономичный. Изменение магнитного потока

Рассматривая выражения для частоты вращения якоря, видно, что при неизменном напряжении частота вращения якоря обратно пропорционально магнитному потоку. Магнитный поток, как известно, создается обмоткой возбуждения, по которой протекает ток возбуждения и под влиянием этого тока обмотка возбуждения создает магнитный поток. Значит поток пропорционален току возбуждения.

Современные двигатели постоянного тока проектируются на максимальное насыщение магнитной системой, то есть с магнитного материала двигателя постоянного тока в равной степени, как и у генератора, используется полностью магнитное свойство.

То есть, двигатель работает на, так называемом, «колене» магнитной характеристики, в точке которой имеет место максимальное значение потока. Эту величину потока в двигателях постоянного тока принимают за номинальную величину. Значит согласно этого способа, магнитный поток с помощью тока возбуждения можно только уменьшать, а это значит, что частоту вращения якоря по отношению к номинальной можно только увеличивать.

Этот способ позволяет регулировать частоту вращения якоря только вверх, по отношению к номинальной. Данные способ экономичный, обеспечивает высокий КПД двигателя, в следствии того что потери в цепи возбуждения не велики, из-за малости тока возбуждения в данной цепи.

Верхний предел регулирования частоты вращения ограничивается только механической прочностью двигателя и условиями коммутации.

Изменением питающего напряжения, подаваемого на обмотку якоря

Изменяя питающее напряжение, подаваемое на обмотку якоря, от величины U1, до величины U2 будет изменятся и частота вращения якоря

𝑛1 = 𝐶𝑈𝐸1Ф − 𝐼 𝑎 𝐶𝐸∑Ф𝑅 𝑎 = 𝑛01 − ∆𝑛1

𝑛2 = 𝐶𝑈𝐸2Ф − 𝐼𝐶 𝑎 𝐸∑Ф𝑅 𝑎 = 𝑛02 − ∆𝑛2 (135).

В двигателе постоянного тока параллельного возбуждения, частота вращения якоря в режиме холостого хода изменяется пропорционально изменяющемуся напряжению. А уменьшение частоты вращения, обусловленное воздействием нагрузки, при неизменном нагрузочном моменте на валу двигателя, остаются также неизменными. Значит, если это двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением, то механические характеристики для такого двигателя имеет вид, представленный на (рис. 4.99 методичка). Если двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением, то механические характеристики представлены на (рис. 4.102 методичка).

Этот способ позволяет регулировать частоту вращения вниз от номинальной. Так как, при повышении напряжения больше номинального, может привести к электрическому пробою обмоток двигателя постоянного тока.