Изменение сопротивления цепи якоря

При регулировании скорости ЭД этим способом в цепь якоря включается добавочный резистор R_Д. Вследствие этого угловая скорость уменьшается (рис5.1.), что объясняется следующим:

Rя = åR, искусственная характеристика

Rя = 0, естественная характеристика

Рис.5.1. Механические характеристики электродвигателя при включение добавочных сопротивлений в цепь якоря.

В момент включения резистора в цепь якоря угловая скорость не может изменяться мгновенно из-за инерции ЭП и остается постоянной, поэтому в этот момент времени ток становится меньше.

До включения резистора ЭД имел следующие параметры:

I₁ – ток якоря

М₁ – момент на валу

ω_1уст – установившаяся угловая скорость

В момент включения добавочного резистора ток становится равным I₂.

I₂ < I₁ – соответственно уменьшается и момент

М₂ < М₁

Если считать статический момент нагрузки неизменным М_ст = М₁, то в данном случае равенство моментов нарушится. Следовательно, появится отрицательный избыточный момент т.к. М₂ – М_ст < 0 и происходит замедление вращения вала ЭД до тех пор, пока ток, который при этом увеличивается из-за уменьшения ЭДС (Е = kФω↓), не возрастет до прежнего значения:

Только в этом случае момент электродвигателя М₂ = kФI₂ снова станет равным статическому моменту нагрузки. Работа электропривода будет происходить при новой установившейся угловой скорости ω_2уст меньшей, чем начальная ω_1уст.

Если статический момент при регулировании не останется постоянным, а уменьшится, то равенство наступает при меньшем значении тока I₂.

Регулирование этим способом возможно только вниз от номинальной угловой скорости.

Чем больше R₁, тем меньше угловая скорость. Добавочные резисторы называются регулировочными. Жесткость регулировочных характеристик по сравнению с естественной сильно уменьшается при увеличении регулировочных сопротивлений. Увеличиваются и потери ЭП вследствие увеличения потерь на резисторах. По регулировочным резисторам протекает большой ток якоря, поэтому регулирование сопровождается значительными потерями энергии.

Изменение магнитного потока возбуждения

Регулирование скорости ЭД этим способом, осуществляют, включая регулировочный резистор R_р в цепь обмотки возбуждения ЭД (Рис.5.2). Это приводит к уменьшению тока возбуждения, а значит и к уменьшению намагничивающей силы и магнитного потока. В результате угловая скорость якоря ЭД увеличивается по сравнению с номинальной, при полном потоке возбуждения. Это объясняется следующим.

При уменьшении магнитного потока от Ф₁ до Ф₂ ток электродвигателя в первый момент регулирования увеличивается, т.к. из-за инерции угловая

Рис. 5.2. Регулирование скорости эл.двигателя включением добавочных резисторов в цепь обмотки возбуждения ДПТ

скорость мгновенно измениться не может:

т.к. Ф₂ >Ф₁

Значение Е₁ = kФ₁ω₁ ненамного меньше U, поэтому даже небольшое уменьшение потока приводит к значительному увеличению тока.

(Ток увеличивается в большей степени, чем уменьшается поток).

Т.к. ток возрастает, возрастает и вращающий момент.

М₁ = k_МФ₁I₁ М₂ = k_МФ₂I₂

Появляется положительный избыточный момент М₂ – М_ст > 0 и происходит ускорение вращения вала ЭП. При этом возрастает ЭДС и уменьшается ток.

Е = kФω ↑

Это продолжается до тех пор, пока не установится равновесие моментов М₂ = kФ₂I₂ = М_ст при котором ток I₂

Регулирование этим способом возможно только вверх от номинальной скорости. Потери в регулировочном резисторе из-за небольшого тока возбуждения очень незначительны. Поэтому этот способ экономичен.

Жесткость механических характеристик с уменьшением потока уменьшается.

Обычные ЭД допускают увеличение угловой скорости посредством ослабления потока не более чем на 10-20 % по сравнению с номинальным,

т.к. увеличение угловой скорости ограничено механической прочностью ЭД.

Изменение напряжения, приложенного к якорю ЭД

Этот способ используется в том случае, если двигатель питается от своего генератора.

На судах используют специальные системы Г-Д, работающие по принципу изменения подводимого к исполнительному двигателю напряжения. Система Г-Д как минимум состоит из трех электрических машин: исполнительного электродвигателя М₂, приводящего в действие механизм; генератора G1, питающего исполнительный ЭД; приводного электродвигателя М₁, вращающего якорь генератора и образующего с ним так называемый преобразователь.

Машины М₂ и G₁ – постоянного тока с независимым возбуждением. Для питания обмоток возбуждения машин G₁ и М₂ используют четвертую машину – возбудитель G₂. Это генератор постоянного тока с параллельным возбуждением. Он приводится во вращение тем же приводным ЭД, что и генератор G₁.

Сначала пускают приводной двигатель, якорь которого вращается постоянно в одну сторону с неизменной скоростью. Потом возбуждают возбудитель, создающий неизменное U. От него получают питание независимые обмотки L₁G₁ и генератора G₁ и LM₂ исполнителя двигателя М₂.

В цепь обмотки возбудителя генератора включен регулировочный резистор RP₁ и переключатель SA, изменяющий направление тока в обмотке L₁G₁. Перед пуском резистор RP₁ должен быть полностью введен в цепь, а резистор в цепи возбуждения двигателя RP₂ выведен.

Для пуска М₂ переключатель SA устанавливается в одно из рабочих положений и постепенно выводят резистор RP₁, увеличивая этим ток возбуждения в обмотке L₁G₁. Генератор возбуждается и подает плавно возрастающее напряжение на якорную обмотку М₂. По цепи якорей G₁ и М₂ протекает ток. Т.к. М₂ возбужден, его якорь начинает вращаться, и по мере возрастания напряжения, подведенного к его якорю, увеличивается угловая скорость. Для реверса, переключателем SA изменяют направление тока в обмотке возбуждения L₁G₁. Генератор изменяет полярность напряжения, ток якорной цепи изменяет направление, и исполнительный ЭД реверсируется. Остановка происходит при отключении обмотки L₁G₁ тем же переключателем.

Регулирование скорости вниз от номинальной выполняют, вводя в цепь обмотки возбуждения L₁G₁ регулировочный резистор RP₁. Ток возбуждения, магнитный поток и напряжение генератора уменьшаются. Вследствие этого снижается U, подводимое к обмотке якоря М₂ и его угловая скорость уменьшается.

Характеристики, расположенные вниз (рис.5.3) от номинальной получаются при уменьшении подводимого к двигателю U.

Следуя из уравнения:

т.к. =const, угол наклона на всех характеристиках одинаковый (они параллельны). Значение при изменении подводимого напряжения изменяется, следовательно, на каждой характеристике своя частота вращения х.х.

Рис. 5.3. Механические характеристики ДПТ при работе по системе Г-Д.

Чтобы получить частоту вращения выше номинальной (характеристики располагаются вверх от номинальной) необходимо изменить магнитный поток в обмотке возбуждения электродвигателя.

Регулирование скорости вверх от номинальной осуществляют вводя в цепь обмотки возбуждения М₂ регулировочный резистор RP₂, что уменьшает ток и поток возбуждения, при этом скорость ЭД увеличивается.