Лекция № 17 Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока

Цель лекции:

- ознакомить студентов:

-с регулированием частоты вращения двигателей постоянного тока.

Содержание лекции:

- регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

- изменением напряжения сети;

- изменением падения напряжения в сопротивлениях цепи якоря;

- изменением потока возбуждениия.

Одним из основных достоинств двигателей постоянного тока является возможность плавного регулирования частоты вращения в широких пределах. В общем случае в цепь якоря двигателя может быть включен регулировочный реостат R_рг. Тогда из формулы п=[U–I_Я(R_Я+R_рг)]/(с_еФ) следует, что частоту вращения двигателей постоянного тока можно регулировать:

а) изменением напряжения сети U;

б) изменением падения напряжения в сопротивлениях цепи якоря I_Я(R_Я+R_рг);

в) изменением потока возбуждения, а следовательно, изменением тока возбуждения I_Я.

Первый способ возможен только в специальных установках, допускающих регулирование напряжения сети U. Реостат R_pг в цепи якоря должен быть подобран так, чтобы можно было регулировать частоту вращения в желаемых пределах. Предположим, что напряжение сети и ток возбуждения остаются постоянными, т.е. U=const и I_Я=const, кроме того, статический момент М_СТ=М₀+М ₂ не зависит от частоты вращения двигателя. При выведенном реостате R_pг установившийся режим работы двигателя характеризуется вращающим моментом М₂, частотой вращения п₁, и током в цепи якоря I₂₁. Сразу же после введения регулировочного реостата R_pг частота вращения и противо-э.д.с. остаются без изменения вследствие значительного момента инерции якоря, а ток в цепи якоря уменьшается до значения I₂₁'. Соответственно уменьшается и вращающий момент двигателя.

Превышение нагрузочного момента над вращающим моментом приводит к снижению частоты вращения якоря, уменьшению противо-э.д.с. и увеличению тока в цепи якоря (см. рисунок 17.1). На рисунке 17.2 представлены две регулировочные характеристики двигателя, снятые при различных значениях тока якоря: при I_Я<I_НОМ и при I_Я=I_НОМ. Из этих характеристик видно, что при малом значении тока возбуждения, а тем более при обрыве цепи возбуждения I_В=0 частота вращения неограниченно возрастает, что приводит к «разносу» двигателя.

Рисунок 17.1-Процесс регулирования

частоты вращения реостатом в цепи якоря (а) и в цепи возбуждения (б)

На рисунке 17.3 приведена схема включения двигателя последовательного возбуждения.

Рисунок 17.2 – Регулировочная характеристика двигателя

Рисунок 17.3 -Схема включения двигателя последовательного возбуждения.

Рабочие характеристики двигателя имеют вид М и η=f(I_Я) при U=U_НОМ=const. В двигателях последовательного возбуждения ток якоря одновременно является током возбуждения (I_Я=I_В=I), поэтому магнитный поток Ф при различной нагрузке машины испытывает значительные изменения, и это составляет его характерную особенность. При работе двигателя последовательного возбуждения главное значение имеет изменение основного магнитного потока полюсов, если не учитывать падения напряжения I_ЯR_Я и реакцию якоря.

Рисунок 17.4 – Рабочие характеристики двигателя последовательного возбуждения

Регулирование частоты вращения изменением магнитного потока возбуждения. При обычной схеме включения обмоток двигателя ток в обмотке возбуждения равен току якоря. Если замкнуть рубильник Р1 (см. рисунок 17.5, б), то ток возбуждения уменьшится, увеличивая частоту. При повышении частоты вращения условия коммутации ухудшаются и ограничивают верхний предел частоты вращения якоря, который не превышает 1,4 номинальной. Для оценки этого способа регулирования частоты вращения введено понятие о коэффициенте ослабления поля k_О.П.=R_Ш.В/(R_В+R_Ш.В), где R_Ш.В – шунтирующее сопротивление параллельной обмотки возбуждения. Аналогичное увеличение частоты вращения якоря можно получить, если выполнить обмотку возбуждения секционированной, т.е. сделать отводы от некоторых витков обмотки возбуждения и производить изменения н.с. этой обмотки (см. рисунок 17.5, в). Изменение сопротивления регулировочного реостата в цепи якоря также позволяет регулировать частоту вращения двигателя (U_Д – напряжение на двигателе).

а)б)в)

Рисунок 17.5 – Схемы регулирования частоты вращения двигателя последовательного возбуждения:

а – изменением схемы включения; б – изменением тока возбуждения;

в – секционированием обмотки возбуждения.

Двигатель смешанного возбуждения имеет две обмотки возбуждения, одна Ш из которых включается параллельно обмотке якоря, а вторая С – последовательно (см. рисунок 17.5 б).

Рисунок 17.6 – Схема включения Рисунок 17.7 – Рабочие характеристики

двигателя смешанного возбуждения двигателя смешанного возбуждения

Соотношение н.с. обмоток может быть различным, но обычно одна из обмоток создает большую н.с. ее называют основной. Частота вращения двигателя п=(U–I_ЯR_Я)[с_е(Ф₁±Ф₂)], где Ф₁, Ф₂ – магнитные потоки параллельной и последовательной обмоток возбуждения соответственно. Поэтому магнитный поток с увеличением нагрузки возрастает, что ведет к уменьшению частоты вращения двигателя. При встречном включении обмоток магнитный поток Ф₂ при увеличении нагрузки размагничивает машину (знак минус), увеличивая частоту вращения. При пуске двигателя смешанного возбуждения со встречным включением обмоток возбуждения магнитный поток последовательной обмотки Ф₂ может заметно ослабить результирующий поток двигателя и этим осложнить процесс пуска. Чтобы избежать этого, последовательную обмотку таких двигателей иногда замыкают накоротко на все время пуска.

Список литературы

1. Копылов И.П. Электрические машины.-М.: Высшая школа, Логос, 2000.

2. Проектирование электрических машин. /Под общей редакцией И.П. Копылова.- М.: Энергия, 2002.

3. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Хвостов В.С. Электрические машины.- М., 1987.

4. Вольдек А.И. «Электрические машины»: Учебник для студентов выс. техн. учебн. заведений. Изд. 2-е.-М.: «Энергия», 1974.

Дата добавления: 2014-12-07