Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока

Задача управления двигателем в основном сводится к регулированию частоты вращения. Реже встречается задача управления моментом двигателя. Из формулы n следует, что изменение частоты вращения может достигаться тремя способами: включением реостата R _р в цепь якоря (реостатное регулирование); изменением магнитного потока Φ (полюсное регулирование); изменением подводимого к якорю напряжения (якорное регулирование).

Изменение характе­ристик при регулировке час­тоты вращения ДПТ с помо­щью: а – Ф (параллельное возбуждение); б – Ф или U якоря (последовательное воз­буждение); в – U якоря (неза- висимое возбуждение)

При реостатном регулировании вместо пускового реостата R _п в цепь якоря вводится регулировочный реостат R _р, рассчитанный на длительные тепловые перегрузки. Ступенчатое увеличение R _р при M _c = = const снижает частоту вращения (характеристики И₃, И₂, И₁, Е – рис. Пуск ДПТ с реостатом). Из-за больших потерь в R _р этот способ регулирования применяют только для двигателей небольшой мощности.

Полюсное регулирование. Для ДПТ параллельного возбуждения изменение магнитного потока Φ достигается введением регулировочного реостата R _р в цепь ОВ. При увеличении R _р ток I _в и магнитный поток Φ уменьшаются, что дает увеличение частоты холостого хода n ₀. Жесткость механической характеристики уменьшается незначительно Таким образом, изменением (уменьшением) магнитного потока можно увеличить частоту вращения n, но не более чем до 2 n _ном, что связано с ухудшением коммутации. Регулирование n в сторону уменьшения практически невозможно из-за насыщения магнитной системы. Сильное снижение Φ, например до величины Φ_ост, при случайном обрыве обмотки возбуждения при незначительном моменте M _с на валу ведет к «разносу» двигателя (пунктирная характеристика на рис. а).

Для ДПТ последовательного возбуждения изменение Φ достигается реостатом R _р1, включенным параллельно обмотке возбуждения. Выведение R _р1 уменьшает поток Φ (2 на рис. б).

Изменениепитающего напряжения якоря для ДПТ независимого возбуждения обеспечивает регулировку частоты вниз от номинального значения (рис. в). Обычно этот способ осуществляют с помощью управляемого тиристорного выпрямителя (рис. а) или с помощью транзисторного преобразователя (рис. б).

Полупроводниковые регу­ляторы частоты вращения ДПТ: а – тиристорный; б – транзисторный

в . зователя с ШИМ

Для сглаживания пульсаций выпрямленного тока в тиристорном выпрямителе последовательно с якорем включен дроссель L 1 с большой индуктивностью. Импульсный преобразователь (рис. б) содержит неуправляемый выпрямитель с напряжением U ₀, транзистор VT 1, работающий в ключевом режиме, широтно-импульсный модулятор (ШИМ), управляющий работой ключа, и диод VD 1. VT 1 периодически с периодом T подключает якорь двигателя к напряжению U ₀. В момент времени t ₁ ключ размыкается, но ток якоря замыкается через VD 1, и ДПТ продолжает работать за счет запасенной электромагнитной энер­гии. Изменением момента t ₁ (рис. в) регулируются средние значения напряжения U _ср и тока I _ср.

Изменением напряжения частоту n регулируют только «вниз». Частота холостого хода n ₀ при этом также уменьшается, а жесткость характеристик сохраняется.