Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением потока возбуждения

Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением потока возбуждения производится в маломощной цепи обмотки возбуждения, что облегчает и удешевляет аппаратуру управления. Схема силовых цепей электропривода приведена на рис 3.11. Обмотка якоря двигателя М питается от отдельного источника напряжения U. Обмотка возбуждения LM двигателя подключена к полууправляемому выпрямителю, состоящему из диодов VD1…VD3 и тиристора VSI. Такая схема регулирования напряжения обмотки возбуждения применяется для двигателей мощностью до 100 кВт.

Рис. 3.11. Схема силовых цепей электропривода при регулировании скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением потока возбуждения.

Регулирование скорости при использовании этого способа осуществляется уменьшением потока возбуждения. Это связано с тем, что увеличение потока возбуждения требует роста напряжения на обмотке возбуждения выше номинального, а это, в свою очередь, может привести к пробою изоляции обмотки. Кроме того, номинальный поток обмотки возбуждения близок к потоку насыщения магнитной цени электродвигателя (рис. 3.12, кривая 1) и увеличение тока намагничивания не приводит к существенному росту потока возбуждения.

Рис. 3.12. Универсальная кривая намагничивания двигателя постоянного тока.

На рис. 3.12 приняты следующие обозначения:

- относительное значение потока возбуждения;

- относительное значение тока возбуждения.

Так как при данном способе регулирования поток возбуждения не равен номинальному, то электромеханические и механические характеристики двигателя независимого возбуждения не будут совпадать, даже построенные в безразмерных единицах.

Анализ искусственных электромеханических характеристик проведем относительно базисной естественной электромеханической характеристики по двум характерным точкам. Скорость идеального холостого хода, определяемая по (3.6), обратно пропорциональна потоку возбуждения:

Таким образом, с уменьшением потока возбуждения скорость идеального холостого хода будет увеличиваться.

При скорости, равной нулю, остается постоянным ток короткого замыкания:

Следовательно, все электромеханические характеристики на оси абсцисс сходятся в одной точке . Искусственные электромеханические характеристики при регулировании скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением потока возбуждения приведены на рис. 3.13, а.

Механические характеристики имеют те же скорости идеального холостого хода, что и электромеханические. Пусковой момент двигателя, определяемый, но выражению.

будет уменьшаться с уменьшением потока возбуждения.

Искусственные механические характеристики приведены на рис. 3.13, б. Там же отмечены точки установившейся работы при номинальном токе якоря.

Рис. 3.13. Характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при регулировании скорости изменением потока возбуждения: а — электромеханические: б — механические.

Способ регулирования применяется для механизмов, работающих с постоянной мощностью.

Регулирование скорости плавное, коэффициент плавности .

Диапазон регулирования скорости обычно небольшой: . Это связано, прежде всего, с качеством балансировки электрических машин. Для двигателей специального назначения с качественной балансировкой якоря и прецизионными подшипниками диапазон регулирования может быть расширен до значений 10:1, однако увеличение диапазона регулирования сопровождается ухудшением коммутации на коллекторе двигателя.

Направление регулирования скорости — вверх от естественной характеристики. Установившиеся значения скорости? уi увеличиваются с уменьшением напряжения на обмотке возбуждения.

Погрешность регулирования скорости, определяемая по формуле (3.25), уменьшается с уменьшением потока возбуждения.

Регулирование скорости производится с высоким КПД, так как потребление энергии при регулировании скорости уменьшается за счет снижения напряжения на обмотке возбуждения.