Принципы регулирования частоты вращения двигателей постоянного тока
Частота вращения двигателя постоянного тока определяется формулой
. (2.87)
Следовательно, ее можно регулировать тремя методами:
1) включением добавочного резистора или реостата rдоб в цепь обмотки якоря;
2) изменением магнитного потока Ф;
3) изменением питающего напряжения U.
На примере двигателя с параллельным возбуждением рассмотрим принципиальные особенности, свойственные этим методам регулирования.
Включение реостата в цепь якоря.
При включении реостата в цепь якоря частота вращения с ростом нагрузки уменьшается более резко, чем при работе двигателя без реостата:
. (2.88)
Это наглядно показано на рис. 2.68, где приведены характеристики двигателя с параллельным возбуждением: 1 – естественная (при rдо6 = 0); 2-реостатная (при rдоб > 0) Частоты вращения n0 при холостом ходе для обеих характеристик равны, в то время как значения уменьшения частоты вращения Δn при нагрузке различны. При одном и том же токе якоря
.
Чем больше добавочное сопротивление rдоб, тем круче е увеличением нагрузки падает частота вращения.
Рис. 2.68 – Скоростные характеристики двигателя с параллельным возбуждением при регулировании частоты вращения путем включения реостата в цепь якоря
Механические характеристики п = f (M) двигателя с параллельным возбуждением могут быть получены из скоростных характеристик n = f(Ia) изменением масштаба по оси абсцисс, так как для двигателя этого типа
,
т.е. момент пропорционален току якоря.
Основным недостатком данного метода регулирования является возникновение больших потерь энергии в реостате, особенно при низких частотах вращения. Последнее видно из соотношения
, (2.89)
где ΔР – потери в цепи якоря; Р1 – мощность, подведенная к якорю.
Решая уравнение (2.89) относительно ΔР, получим
, (2.90)
т.е. потери линейно возрастают с уменьшением частоты вращения якоря.
Очевидно, что данный метод позволяет только уменьшать частоту вращения по сравнению с частотой при естественной характеристике. Иногда существенным является то обстоятельство, что при включении в цепь якоря значительного сопротивления характеристики двигателя становятся крутопадающими («мягкими»), вследствие чего небольшие изменения нагрузочного момента приводят к большим изменениям частоты вращения.
Изменение магнитного потока двигателя.
Чтобы изменить магнитный поток, необходимо регулировать ток возбуждения двигателя. При различных магнитных потоках Ф1 и Ф2 частоты вращения будут определяться формулами:
(2.91)
Рис. 2.69 – Скоростная и механическая характеристики двигателя с параллельным возбуждением при регулировании частоты вращения путем изменения магнитного потока