ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД

Обмотки якоря

Схема силовых цепей двигателя постоянного тока независимого возбуждения при регулировании скорости изменением сопротивления в цепи обмотки якоря приведена на рис. 3.7. Схема содержит обмотку якоря двигателя М, два последовательно включенных добавочных со­противления R і и і? д2, которые шунтированы замыкающими контак­тами КМ 1 и КМ 2. Обмотка возбуждения двигателя LM питается от отдельного источника напряжения U0B.

Регулирование скорости двигателя осуществляется при номиналь­ном потоке возбуждения Фн и номинальном напряжении обмотки яко­ря (1Н. Следовательно, электромагнитный момент двигателя пропор­ционален току якоря и механические и электромеханические характери­стики будут совпадать в относительных единицах, поэтому анализ ис­кусственных характеристик будем производить на примере электроме­ханических характеристик.

Анализ искусственных электромеханических характеристик будем производить относительно базовой естественной характеристики рис. 3.8. Так как уравнение электромеханической характеристики - уравне­ние прямой, то для ее анализа достаточно знать поведение двух точек. Эти точки могут быть любыми, принадлежащим уравнению (3.3)

однако наиболее просто анализ проводится, если эти две точки лежат на осях координат.

При токе обмотки якоря 1 = 0 двигатель вращается со скоростью

U н

идеального холостого хода <jl>0 = ^Гф

Скорость идеального холостого хода не зависит от добавочного со­противления якорной цепи и для данного способа регулирования скоро­сти остается постоянной. Следовательно, все искусственные электроме­ханические характеристики двигателя независимого возбуждения выхо­дят на оси ординат из одной точки с координатами I = 0; со = Юд •

При скорости со = 0 по обмотке якоря двигателя протекает ток ко­роткого замыкания короткого замыкания обратно

Ядв + Яд

пропорционален сопротивлению цепи обмотки якоря и уменьшается с увеличением этого сопротивления. Этим свойством пользуются для ог­раничения бросков тока якоря при пусках двигателя независимого воз­буждения в релейно-контакторных схемах управления.

Семейство реостатных электромеханических характеристик приве­дено на рис. 3.8.

Реостатное регулирование скорости, как правило, ступенчатое и только с двигателями малой мощности возможно плавное регулирова­ние скорости при включении в цепь якоря двигателя переменного рео­стата.

Регулирование скорости производится под нагрузкой. Направление регулирования скорости - вниз от естественной характеристики. Уста­новившиеся значения скорости ооуг под нагрузкой /с уменьшаются с

увеличением добавочного сопротивления в цепи обмотки якоря.

Диапазон регулирования скорости при номинальной нагруз­ке/) =1:(3 ч-4).

Погрешность регулирования скорости возрастает с увеличением добавочного сопротивления в цепи обмотки якоря.

Регулирование скорости сопровождается потерями мощности в до­бавочных сопротивлениях цепи обмотки якоря.

Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением напряжения обмотки якоря возможно в том случае, когда обмотка якоря питается от отдельного преобразователя П (рис. 3.9). Преобразователь может иметь любую физическую природу, то есть может быть электромашинным, электромагнитным, полупро­водниковым.

Рис. 3.9. Схема силовых цепей двигателя при регулировании скорости изменением напряжения в цепи обмотки якоря

Обмотка возбуждения LM двигателя питается от отдельного ис­точника постоянного напряжения U0B и создает номинальный поток Ф

Напряжение на выходе преобразователя определяется уравнением

(3.26)

где ЕП - ЭДС преобразователя, В; Rn - внутреннее сопротивление пре­образователя, Ом.

Так как обмотка якоря двигателя включена непосредственно на вы­ход преобразователя, то напряжение на обмотке якоря равно напряже­нию на выходе преобразователя:

(3.27)

На основании равенства (3.27) приравняем правые части уравнений

(3.26) и (3.1), с учетом (3.2) и того, что добавочное сопротивление в це­пи обмотки якоря двигателя отсутствует (R =0), получим

Еп-1 - Rn=k-0 н-ю + /-Ддв. (3.28)

Ретттив (3.28) относительно со, получим уравнение электромехани­ческой характеристики двигателя постоянного тока независимого воз­буждения, работающего в системе преобразователь-двигатель (П-Д), управляемого по цепи обмотки якоря изменением напряжения:

(3.29)

Ретттив (3.4) относительно тока якоря двигателя I и подставив его в

(3.29) , получим уравнение механической характеристики двигателя по­стоянного тока независимого возбуждения, работающего в системе П-Д, управляемого по цепи обмотки якоря изменением напряжения:

к - Фн (к - Фн)

Анализ уравнений (3.29) и (3.30) показывает, что скорость идеаль-

Е

ного холостого хода <jl>0 =------- 5— изменяется пропорционально ЭДС

Н

преобразователя Еп, а жесткость характеристик уменьшается по отно­шению к естественной характеристике, так как коэффициент ----------------------------------------------- —

к-ф„

при аргументе I увеличивается из-за добавочного сопротивления пре­образователя Rn.

Электромеханические характеристики параллельны друг другу, большему ЭДС преобразователя соответствует большая скорость иде­ального холостого хода со0/ •

Регулирование скорости двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением напряжения обмотки якоря плавное, коэффи­циент плавности фпл —»1.

Диапазон регулирования скорости в замкнутых системах регулиро­вания D = 1:10000 и более.

Направление регулирования скорости - вниз от естественной ха­рактеристики. У становившиеся значения скорости <юуг снижаются с

уменьшением напряжения обмотки якоря.

Погрешность регулирования скорости возрастает с уменьшением напряжения обмотки якоря и на нижних регулировочных характеристи­ках может достигать 0,3 - т - 0,4 относительных единиц.

Регулирование скорости производится с высоким КПД, достигаю­щим значений 0,9 - т - 0,95 в электроприводах с транзисторными и тири­сторными силовыми преобразователями.