Контрол на скоростта на постоянен двигател

От уравнението на електромеханичната характеристика постоянен двигател независимо възбуждане, следва, че има три възможни начина да се контролира ъгловата му скорост:

1) регулиране чрез промяна на стойността на съпротивлението на реостата във веригата на котвата,

2) регулиране чрез промяна на възбуждащия поток на двигателя F,

3) регулиране чрез промяна на напрежението, подадено към намотката на котвата на двигателя U… Ток на веригата на котвата АзI и моментът M, развит от двигателя, зависят само от големината на натоварването на вала му.

Помислете за първото метод за управление на скоростта на DC двигател чрез промяна на съпротивлението във веригата на котвата… Схемата за включване на двигателя за този случай е показана на фиг. 1, а електромеханичните и механичните характеристики са показани на фиг. 2, а.

Ориз. 1. Схема на включване на постоянен двигател с независимо възбуждане

Ориз. 2. Механични характеристики на DC двигател при различни съпротивления на веригата на котвата (а) и напрежения (б)

Чрез промяна на съпротивлението на реостата във веригата на котвата е възможно при номинално натоварване да се получат различни ъглови скорости на електродвигателя по изкуствени характеристики — ω1, ω2, ω3.

Нека анализираме този метод за контрол на ъгловата скорост на DC двигатели, използвайки основните технически и икономически показатели. Тъй като този метод на регулиране променя твърдостта на характеристиките в широк диапазон, тогава при скорости под половината от номиналната стабилността на работата на двигателя рязко се влошава. Поради тази причина диапазонът за контрол на скоростта е ограничен (д= 2 — З).

С този метод скоростта може да се регулира надолу от основната, което се доказва от електромеханичните и механичните характеристики. Трудно е да се осигури висока гладкост на регулирането, тъй като ще са необходими значителен брой стъпки за контрол и съответно голям брой контактори. Пълното използване на двигателя за ток (отопление) в този случай се постига с регулиране на въртящия момент с постоянно натоварване.

Недостатъкът на този метод е наличието на значителни загуби на мощност по време на регулиране, които са пропорционални на относителната промяна в ъгловата скорост. Предимството на разглеждания метод за контрол на ъгловата скорост е простотата и надеждността на управляващата верига.

Като се имат предвид големите загуби в реостата при ниски скорости, този метод за контрол на скоростта се използва за задвижвания с краткосрочни и периодично-къси режими на работа.

Във втория метод контролът на ъгловата скорост на постояннотокови двигатели на независимо възбуждане се извършва чрез промяна на величината на магнитния поток поради въвеждането на допълнителен реостат във веригата на намотката на възбуждане. При отслабване на потока ъгловата скорост на двигателя както при натоварване, така и при обороти на празен ход се увеличава, а когато дебитът се увеличава, той намалява. Практически е възможно да се промени скоростта само нагоре поради наситеността на двигателя.

С увеличаване на скоростта чрез отслабване на потока, допустимият въртящ момент на DC двигателя се променя според закона на хипербола, а мощността остава постоянна. Обхват на регулиране на скоростта за този метод д = 2 — 4.

Механичните характеристики за различни стойности на потока на двигателя са показани на фиг. 2и и 2, b, от което се вижда, че характеристиките в рамките на номиналния ток имат висока степен на твърдост.

Полевите намотки на DC двигатели с независимо възбуждане имат значителна индуктивност. Следователно, с поетапно изменение на съпротивлението на реостата във веригата на намотката на полето, токът и следователно потокът ще се променят експоненциално. В тази връзка контролът на ъгловата скорост ще се извършва гладко.

Основните предимства на този метод за контрол на скоростта са неговата простота и висока ефективност.

Този метод на управление се използва в задвижванията като спомагателен, осигуряващ увеличаване на скоростта на празен ход на механизма.

Третият начин за контрол на скоростта е да промените напрежението, приложено към намотката на котвата на двигателя. Ъгловата скорост на постояннотоков двигател, независимо от натоварването, варира право пропорционално на напрежението, подавано към котвата. Тъй като всички характеристики на управление са твърди и степента на тяхната твърдост остава непроменена за всички характеристики, работата на двигателя е стабилна при всички ъглови скорости и следователно се осигурява широк диапазон от контрол на скоростта, независимо от натоварването. Този диапазон е 10 и може да бъде разширен чрез специални схеми за управление.

С този метод ъгловата скорост може да бъде намалена и увеличена спрямо основната. Ускоряването е ограничено от възможностите на източника на променливо напрежение и Uномер на двигателя.

Ако източникът на захранване осигурява възможност за непрекъсната промяна на напрежението, приложено към двигателя, тогава контролът на скоростта на двигателя ще бъде плавен.

Този метод на управление е икономичен, тъй като контролът на ъгловата скорост на постоянен двигател с независимо възбуждане се извършва без допълнителни загуби на мощност в захранващата верига на котвата. За всички горепосочени показатели този метод на регулиране е най -добрият в сравнение с първия и втория.