§ 43. Регулирование угловой скорости двигателей постоянного тока

Анализ уравнения электромеханической характеристики элек­тродвигателей постоянного тока ω = [U - I (r + r )] / (kФ) пока­зывает, что значение угловой скорости принципиально можно регулировать тремя способами: 1) изменением напряжения U, приложенного к двигателю; 2) изменением активного сопротив­ления r добавочного резистора R, включенного в якорную цепь; 3) изменением магнитного потока возбуждения Ф.

Регулирование значения угловой скорости изменением подводимого к двигателю напряжения возможно лишь тогда, когда двигатель получает питание от отдельного, специально для него предназначенного источника электроэнергии (например, система генератор - двигатель) или при использовании схем тиристорного управления.

Введение добавочного резистора R в цепь якоря (рис. 2.89, а) приводит к уменьшению угловой скорости двигателя. Все искус­ственные характеристики будут располагаться ниже естествен­ной, а угловая скорость идеального холостого хода ω останется неизменной (см. рис. 2.88, а). Этот способ регулирования угловой скорости является неэкономичным из-за больших потерь мощно­сти на активном сопротивлении r добавочного резистора R: ΔP = I r .

Резисторы рассчитывают на длительное прохождение полного тока нагрузки, поэтому они имеют большую массу и значитель­ные габариты, что создает определенные неудобства при их раз­мещении и эксплуатации. Диапазон регулирования угловой ско­рости при таком способе сравнительно небольшой и ограничива­ется тем, что при большом сопротивлении резистора работа двигателя становится нестабильной, особенно при колебаниях мо­мента сопротивления на его валу. Однако благодаря своей отно­сительной простоте этот способ сравнительно широко применяет­ся в схемах электроприводов палубных механизмов.

Рис. 2.89. Регулирование угловой скорости вращения двигателя параллельного возбуждения.

При введении в цепь обмотки возбуждения регулирующего резистора RР (риc. 2.89, б) уменьшается ток, а следовательно, и магнитный поток возбуждения Ф, в результате чего угловая скорость двигателя возрастает. Регулирование угловой скорости этим способом возможно только вверх от номинальной, так как увеличение тока возбуждения I > I из-за явления насыщения стали полюсов не приведет к увеличениию магнитного потока Ф. Потери мощности в регулировочном резисторе очень незначи­тельны, так как по нему протекает ток возбуждения, который по сравнению с током нагрузки имеет малое значение

I = (0,02 ÷ 0,05) I . Поэтому этот способ регулирования является экономичным. Обычные двигатели постоянного тока допускают увеличение угловой скорости за счет ослабления магнитного по­тока не более чем на 30 - 40% выше номинальной из-за ухудше­ния условий коммутации.

Промышленностью выпускаются специальные регулируемые электродвигатели, допускающие трех-пятикратное увеличение угловой скорости сверх номинальной.

Угловую скорость электродвигателей последовательного воз­буждения регулируют следующими способами: изменением сопро­тивления цепи якоря; шунтированием обмотки якоря; шунтирова­нием обмотки возбуждения; изменением подводимого к двига­телю напряжения.

Регулирование угловой скорости двигателя последовательно­го возбуждения изменением сопротивления цепи якоря происхо­дит примерно так же, как и у двигателя параллельного возбуж­дения.

На рис. 2.90, а показана схема регулирования угловой скоро­сти двигателя последовательного возбуждения шунтированием обмотки якоря резистором RР. При шунтировании обмотки якоря регулирование скорости возможно только вниз от номинальной. Этот способ позволяет получить очень малые, так называемые «ползучие» скорости при незначительном моменте на валу дви­гателя. Диапазон регулирования сравнительно большой и может быть доведен до 5:1. Рассматриваемый способ является неэконо­мичным из-за больших потерь мощности на шунтирующем рези­сторе и применяется для получения пониженных скоростей подъ­ема гака без груза и малых скоростей спуска груза.

Рис. 2.90. Регулирование угловой скорости вращения двигателя последовательного возбуждения.

При шунтировании обмотки возбуждения (рис. 2.90, б) регули­рование скорости электродвигателя осуществляется вверх от но­минальной, так как ток возбуждения при этом уменьшается. Уве­личение угловой скорости обычно не превышает 50% выше номинальной. Потери мощности при регулировании угловой скорости этим способом невелики, так как сопротивление рези­стора RР имеет небольшое значение, соизмеримое с сопротивле­нием обмотки возбуждения.

Регулирование угловой скорости двигателей смешанного воз­буждения осуществляется теми же способами, что и двигателей параллельного возбуждения. Однако отличительной особенностью двигателей смешанного возбуждения является то, что они обла­дают лучшими регулировочными свойствами по сравнению с дви­гателями последовательного возбуждения, но уступают регулиро­вочным свойствам двигателей параллельного возбуждения.