Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения
Во всех этих установках, как и во многих других, для обеспечения технологического процесса, достижения высокой производительности и требуемого качества необходимо осуществлять регулирование скорости.
Регулирование скорости можно осуществлять механическим и электрическим способами. В настоящее время электрическому регулированию отдается предпочтение, т.к. оно имеет ряд преимуществ по сравнению с механическим регулированием. При электрическом регулировании упрощается кинематическая схема рабочей машины, улучшаются ее технико-экономические показатели.
Диапазон регулирования скорости определяется отношением максимальной скорости вращения двигателя wmax к минимально возможной скорости wmin при заданных номинальных значениях тока или момента, или мощности двигателя:
Плавность регулирования характеризуется количеством ступеней скорости внутри диапазона регулирования. Число скоростей, получаемых в данном диапазоне, определяет плавность регулирования. Ее можно оценить коэффициентом плавности регулирования, который определяется как отношение двух соседних значений скоростей при регулировании:
где — коэффициент плавности регулирования; wi, wi-1 — угловые скорости соответственно на i-й и (i-1)-й ступенях регулирования.
Чем ближе значение коэффициента jпл к единице, тем выше плавность регулирования и больше z — число ступеней регулирования. Если =1, то z= .
Стабильностьработы на заданной скорости характеризуется изменением скорости при заданном отклонении момента нагрузки и зависит от жесткости механической характеристики. Чем больше жесткость, тем выше стабильность работы электропривода на заданной скорости.
Допустимая нагрузка двигателя определяется наибольшим значением момента, который двигатель способен развивать длительно при работе на регулировочных характеристиках; зависит она от нагрева двигателя.
Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения
Параметры, которые позволяют регулировать скорость двигателя постоянного тока независимого возбуждения, можно определить из (2.3) через выражение
которое показывает, что регулирование скорости двигателя можно осуществить тремя способами (параметрами):
— введением добавочного сопротивления в цепь якоря R;
— изменением подводимого к якорю двигателя напряжения U.
Рис.3.1. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при регулировании скорости изменением сопротивления якорной цепи, где ωЕ , ωИ – угловая скорость соответственно на естественной и искусственной характеристиках
Верхний предел скорости ограничивается в основном условиями коммутации и механической прочностью якоря. В результате этого диапазон регулирования скорости двигателей данным способом находится в пределах от 2:1 до 5:1, а в ряде случаев до (8..10):1.
| Рис.3.2. Принципиальные схемы электропривода при регулировании скорости изменением магнитного потока с помощью реостата (а) и регулятора напряжения (б) | Рис.3.3. Механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения при регулировании скорости током возбуждения (магнитным потоком) |
Способы запуска электродвигателя постоянного тока: рабочие схемы
Способы торможения двигателей постоянного тока
При динамическом торможении якорь электродвигателя отключают от питающей сети и замыкают на нагрузочное сопротивление (см. рис.20).
Машина переходит в генераторный режим работы и превращает запасенную кинетическую энергии вращающихся частей ЭП в электрическую энергию, которая выделяется на сопротивлении обмотки якоря R
я и сопротивлении
R
д, включенным в цепь обмотки якоря,
R
я+
R
д.
Ток обмотки якоря в режиме динамического торможения протекает под воздействием ЭДС обмотки якоря. Поскольку ЭДС обмотки якоря имеет знак противоположный знаку напряжения, подаваемого на машину, ток якоря и электромагнитный момент изменяют свои знаки на противоположные. Момент становится тормозным, скорость двигателя уменьшается до нуля, двигатель останавливается.
На рис. 19 показана характеристика динамического торможения ДПТ НВ, уравнения которой получают из (68) и (69) при U
) и Ω(
М
) при
U
= 0 являются линейными. Схема динамического торможения, при котором ДПТ НВ имеет такую характеристику, приведена на рис. 20. Она может называться также схемой генератора, работающего на автономную нагрузку
R
д.
Рис.20. Схема динамического торможения двигателя постоянного тока независимого возбуждения
В двигателях с параллельным и последовательным возбуждением обмотка возбуждения в период динамического торможения должна получать независимое питание от сети, поскольку при работе машины в режиме самовозбуждения уменьшение скорости нарушает условие самовозбуждения и тормозной момент становится недостаточным для эффективного торможения.
Расчет величины добавочного сопротивления при динамическом торможении приведен в разделе 4.5 (Регулирование тока и момента при пуске, торможении и реверсе), формула (89).
Рекуперативное торможениедвигателя осуществляют путем отдачи электрической энергии в сеть постоянного тока, питающую двигатель. Двигатель получает механическую энергию от рабочей машины и отдает ее (рекуперирует) в виде электроэнергии в сеть (см. рис. 21, в
). На этом участке Ω > +Ω0, поэтому ЭДС обмотки якоря больше напряжения сети, ток и момент изменяют свои направления на противоположные.
Из приведенного выражения для тока якоря видно, что при Е
Торможение противовключениемприменяют при необходимости быстрого торможения двигателя для производства реверса, т.е. разгону двигателя в направлении, противоположном начальному. Для этого полярность напряжения, приложенного к якорю, изменяют на противоположную. При таком переключении направления тока обмотки якоря и электромагнитного момента изменяются:
В начальный период в якорной цепи напряжение и ЭДС обмотки якоря будут действовать согласовано, создавая очень большой ток и тормозной момент.
Думаю многие из вас кто баловался с движками могли заметить, что у них есть ярко выраженный пусковой ток, когда мотор на старте может рвануть стрелку амперметра, например, до ампера, а после разгона ток падает до каких-нибудь 200мА.
Двигатель постоянного тока. Характеристики и регулирование | Электроника для всех
- Обмотки переключаются на работу в противоположном направлении.
- Ротор продолжает работу в привычном состоянии (по инерции).
- Скольжение превышает единицу, момент становится отрицательным.
