Файл: Основы автоматизированного электропривода учеб. пособие.pdf

П олученное выражение для а м показывает, что максимум

момента имеет место при относительно небольшой скорости. В част­

момент. В связи с этим данная схема часто используется для регу­ лирования угловой скорости электроприводов подъемных механиз­ мов, работающих в режиме спуска грузов. Соответствующая меха­ ническая характеристика показана пунктиром на рнс.4-28 (кривая 3). Когда требуется спустить относительно легкий груз, например

Рис. 4-29. Скоростные (а) и механические (б) характеристики двигателя постоянного тока, включенного по схеме рис. 4-21, в, при Ящ = const и Ra = var; ДП1 > ЯП2-

пустой крюк подъемного крана, вес которого недостаточен для преодоления сил трения в механизме, необходим двигательный режим электропривода (МС1, 0 4 ). Если же вес груза большой, то для

предотвращения его падеипя электропривод должен работать в тор­ мозном режиме (МС2, со»). При этом, как впдпо из характеристики, угловые скорости "двигателя при спуске грузов незначительно отличаются друг от друга.

Для оценки влияния регулировочных сопротивлений рассмот­ рим, как п прежде, два семейства регулнровочпых характеристик:

Яп = var; Ящ = const и

На рис. 4-29 показаны скоростные и механические характерис­ тики, соответствующие этому случаю.

При регулировании скорости за счет изменения Лщ при посто­

янном Яп все скоростные характеристики имеют общую асимптоту с абсциссой / л = и сШи- С увеличением Яш растет скорость идеаль­ ного холостого хода, что объясняется снижением 1т = / в при / л = 0 .

Соответствующие рассматриваемому случаю характеристики пока­ заны на рис. 4-30. .

В рассматриваемой схеме в двигательном режиме возможно регулирование скорости вппз от оснопной. При этом пе всегда удается полностью использовать двигатель, так как токи в якоре и обмотке возбуждения не совпадают друг с другом, в связи с чем

196

при поминальном токе в одной обмотке ток в другой может быть меньше, а значит, будет меньше н допустимый момент двигателя. Кроме того, в двигательном режиме при низких скоростях модуль жесткости механических характеристик относительно мал, что ограшгчивает диапазон регулирования угловой скорости. По энер­ гетическим показателям рассматриваемая схема аналогична схеме шунтирования якоря двигателя постоянного тока с независимым возбуждением.

4-5. РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОТОКА ВОЗБУЖДЕНИЯ

Регулирование скорости путем изменения магнитного потока используется для двигателей постоянного тока. Этот принцип регулирования следует непосредственно из анализа выражений для скоростных и механических характеристик — см. (2-7), (2-9), (2-34) и (2-35). Обратим внимание на то, что ток возбуждения, а значит, и поток могут изменяться лишь в сторону уменьшения по срав­ нению с номинальными, так как по условиям нормальной работы обмотки возбуждения ток в ней не может длительно превосходить номинальную величину. Кроме того, даже кратковременное увеличение / в оказывается неэффек­ тивным, так как в большинстве случаев магнитные цепи электрических машин уже при номинальном потоке близки к насыщению. Следовательно, речь идет лишь о регули­ ровании скорости путем снижения потока или, как при­ нято говорить, путем ослабления потока возбуждения.

Основным достоинством рассматриваемого метода ре­ гулирования является то, что мощность обмотки возбуж­ дения невелика н составляет, как правило, 5—2% мощ­ ности двигателя. Для двигателей независимого возбужде­ ния это означает, что регулирование скорости осущест­ вляется за счет изменения режима работы в цепях отно­ сительно небольшой мощности. Это, в свою очередь, позволяет получить плавное регулирование скорости. Для машин малой, а иногда и средней мощности обычно используются резисторы в цени возбуждения (рис. 4-31,а), а для крупных машин — специальные преобразователи, например генераторы, электромашннные усилители, маг­ нитные усилители, вентильные преобразователи (рис.4-31,б).

Допустимая нагрузка на валу двигателя может быть найдена из условия, согласно которому ток якоря при ре­ гулировании остается неизменным и равным номиналь­ ному, т. е.

•Мдоп = /сФ/Я-Ц.

197

С другой стороны, из уравнения скоростной характе­ ристики следует

ЛФ __ Ц I I —Дл/л. н

0)

Отсюда

Нетрудно видеть, что числитель этой дроби неизме­ нен и равен электромагнитной мощности, развиваемой

п и>

б)

двигателем при работе в номинальном режиме. В связи с этим для данного способа регулирования угловой ско­ рости допустимая мощность на валу двигателя является постоянной, т. е.

с постоянной мощностью. В соответствии с полученным выражением зависимость допустимого момента от ско­

(2-16), из которых следует, что с уменьшением потока воз­

198

каиия / к.з = U JR n, снижаются момент короткого за­ мыкания М„ з = /сФ/,(з и модуль жесткости механиче­ ских характеристик |р| = к2Ф2Шп.

На рис. 4-33 показаны скоростные и механические характеристики при ослаблении, потока двигателя с не­ зависимым возбуждением. Там же пунктиром показана зависимость MRon (со). Из рис. 4-33, б видно, что с умень­

Рис. 4-33. Скоростные (я) и механические (б) характеристики дви­ гателя постоянного тока независимого возбуждения при регулиро­ вании его скорости изменением магнитного потока; Фз > Фг > Ф3.

жесткости механических характеристик, что ограничи­ вает диапазон регулирования угловой скорости. Кроме того, верхний предел регулирования скорости ограничи­ вается механической прочностью элементов якоря ма­ шины — бандажей обмотки якоря, коллектора и т. д. Отечественная электротехническая промышленность вы­ пускает двигатели, рассчитанные на регулирование ско­ рости ослаблением потока в диапазоне до 1 : 8 .

Следует отметить, что ослабление потока однозначно приводит к росту скорости только в том. случае, когда момент нагрузки на валу двигателя обратно пропорцио­ нален скорости. Если же М с = const, то увеличение ско­ рости будет иметь место лишь до определенного значе­ ния кФ. При дальнейшем снижении потока начнется и снижение угловой скорости, так как в случае М = const ослабление потока приводит к увеличению тока якоря

199

I n = М/кФ, а значит, и к увеличению падения напряже­ ния на сопротивлениях дени якоря. Начиная с некото­ рого значения потока в процессе его снижения рост ско­ рости идеального холостого хо­ да со0 идет медленнее, чем умень­ шается скорость, обусловлен­ ная падением напряжения на R n.

Действительно, из уравнения

^, казателп данного способа регу-

лирования скорости двигателей постоянного тока с независи­ мым возбуждением, необходимо отметить, что потери в силовой цепи двигателя и его к. и. д. такие же, как и при работе на естественной характеристике. Следует также учитывать, что в связи с относительно малой мощностью цепи обмотки воз­ буждения по сравнению с но­ минальной мощностью двигате­

ля затраты на регулировочные устройства (реостаты или преобразователи в цепи обмотки возбуждения) не­ велики.

Двигатели независимого возбуждения, регулируемые путем ослабления потока, широко применяются для при­

200