Согласно (6.8), регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока можно осуществлять путем изменения потока Ф, введения дополнительного сопротивления Rдоп в цепь якоря и изменения напряжения сети Uc.
Рис.6.43 рис6.44 рис.6.45
В двигателях параллельного возбуждения наиболее просто осуществляется регулирование изменением потока, реализуемого с помощью реостата Rp в цепи возбуждения. При увеличении сопротивления Rp поток Ф уменьшается и частота вращения растет. На рис. 6.43 представлены механические характеристики двигателя параллельного возбуждения при трех значениях потока. Таким способом регулируют частоту вращения в пределах 1:1,5, 1:2. Верхний уровень частот ограничивается условиями коммутации. Кроме того, при глубоком уменьшении потока возбуждения усиливается размагничивающее действие реакции якоря, жесткость механической характеристики растет, и падающая характеристика при номинальном потоке может стать возрастающей при ослабленном потоке, что приведет к нарушению устойчивой работы двигателя.
Регулирование частоты вращения двигателя путем введения в цепь якоря дополнительного сопротивления Rдоп позволяет изменять частоту вращения вниз от номинальной в широких пределах (рис. 6.44). Но этот способ не экономичен. Полезная мощность двигателя при постоянном моменте пропорциональна частоте вращения (без учета потерь в якоре):
а потребляемая из сета мощность от частоты вращения не зависит,
Поэтому КПД двигателя пропорционален частоте вращения якоря,
Кроме того, при введении дополнительного сопротивления Rдоп жесткость механической характеристики двигателя снижается, что может привести к ухудшению работы приводного механизма.
Более совершенным способом регулирования частоты вращения вниз является регулирование путем изменения подводимого к двигателю напряжения. На рис. 6.45 представлены механические характеристики двигателя параллельного возбуждения для трех значений, напряжений Жесткость механических характеристик практически не меняется, поэтому таким способом можно регулирован
частоту вращения от номинальной до нуля.
Этот способ по существу сходен с частотным регулированием угловой скорости в машинах переменного тока, так как закон изменения напряжения и частоты тока в поре близок к U/ f = const при постоянном потоке Ф:
В качестве источников регулируемого напряжения используются генератор постоянного тока (рис. 6.41, а) либо полупроводниковый выпрямитель (рис. 6.41, б). Схема с полупроводниковым выпрямителем обладает более высоким быстродействием по сравнению со схемой генератор-двигатель, но уступает по перегрузочной способности. Кроме того, работа полупроводникового преобразователя ухудшает качество электрической энергии сети переменного тока из-за генерации высших гармоник напряжения и тока.
Рассмотренные способы регулирования частоты вращения двигателей параллельного возбуждения применяются и в двигателях смешанного возбуждения.
Регулирование частоты вращения двигателей последовательного возбуждения осуществляется путем изменения тока в последовательной обмотке J f n или напряжения якоря U с помощью шунтирующих реостатов (рис, 6.46).
Рис 6.46 рис.6.47
При шунтировании обмотки возбуждения ток I f n уменьшается и частота вращения
якоря растет, а при шунтировании якоря напряжение якоря уменьшается, поэтому частота вращения падает (рис. 6.47).
Регулирование частоты вращения вверх осуществляется практически при постоянном КПД
Верхний уровень частоты вращения ограничивается условиями коммутация.
Регулирование частоты вращения вниз может осуществляться вплоть до нуля, однако КПД этого способа снижается пропорционально напряжению якоря и частоте вращения:
- частота вращения якоря при U = Uc
Таким образом, этот способ регулирования так же, как и реостатный способ регулирования частоты вращения двигателя с параллельным возбуждением, является не экономичным Он используется лишь в случае двигателей малой мощности.