Основные сведения. Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока

3.

Способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока

Реостатный пуск

Схема реостатного пуска изображена на рис. 9.2.При пуске замыкаются контакты К1 и К2, контакт К3 разомкнут. Через контакты К1 и К2 на обмотку якоря «А» и параллельную обмотку возбуждения «L» подается питание сети, а через разомкнутый контакт КМ3 в цепь обмотки якоря вводится пусковой резистор R, поэтому полное сопротивление обмотки якоря увеличивается до значения (R + R).

Рис. 13.2. Реостатный пуск двигателя: а – схема пуска; б – пусковая диаграмма

Двигатель развивает пусковой ток

I = I = ≤ 2,5 I

На электромеханической характеристике ω(I) двигатель переходит из точки «0» в точку «А», после чего начинает разгоняться по участку «АВ» характеристики.

В точке «В», при токе I (обычно I = 1,1…1,2 I) контакт К3 замыкается, вследствие чего двигатель с броском тока переходит из точки «В» в точку «С» и далее продолжает разгоняться до точки «D», в которой наступит установившийся номинальный режим.

Бросок тока при переходе точки «В» в тоску «С» объясняется тем, что при замыкании контакта К3 сопротивление цепи обмотки якоря скачком уменьшается от значения (R + R) до значения R.

Рассмотренная схема пуска была упрощена (для облегчения понимания процесса пуска) тем, что для пуска использовалась одна ступень пускового резистора.

На практике для ручного пуска применяют пусковые реостаты (отсюда название этого способа – реостатный), имеющие несколько ступеней.

Перед пуском маховичок реостата должен быть повернут влево до упора, (при пуске его поворачивают по часовой стрелке, постепенно выводя ступени пускового резистора из цепи обмотки якоря двигателя). Процесс пуска не должен превышать 6…8 с. Нельзя оставлять маховичок реостата в промежуточном положении, при котором в цепи обмотки якоря останутся ступени пускового реостата, т.к. они сгорят. Эти ступени рассчитаны лишь на кратковременное протекание через них пускового тока.

Рассмотрим способы регулирования частоты вращения электродвигателей постоянного тока на примере электродвигателя с независимым (параллельным) возбуждением.

Уравнение естественной механической характеристики двигателя имеет вид

ω = –, (13-2)

где: ω – угловая скорость якоря;

U – напряжение на обмотке якоря;

k – постоянный коэффициент;

Ф – магнитный проток обмотки (обмоток) возбуждения;

М – электромагнитный момент электродвигателя;

R – сопротивление обмотки якоря электродвигателя.

Из уравнения (13-2) следует, что скорость двигателей с независимым (параллельным) возбуждением можно регулировать тремя способами:

1. изменением напряжения на обмотке якоря двигателя –U;

2 изменением сопротивления цепи обмотки якоря –R;

3. изменением магнитного потока полюсов –Ф.

Первый способ регулирования – изменением напряжения на обмотке якоря, применяется только для двигателей с независимым возбуждением в «системах генератор – двигатель».

Второй способ – изменением сопротивления цепи обмотки якоря, на практике осуществляется путем введения добавочных резисторов последовательно с обмоткой якоря.

Этот способ позволяет изменить скорость двигателя только вниз от основной, причем с увеличением сопротивлений скорость двигателя умень­шается. Это объясняется увеличением падения напряжения в до­бавочных резисторах и уменьшением напряжения на зажи­мах якоря.

Положительное качество данного способа регулирования –простота, т.к. он осуществляется путем введения (выведения) ступеней регулировочного реостата в цепь обмотки якоря двигателя.

Основным недостатком способа является большой расход энергии в добавочных резисторах.

Этот способ применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якорно–швартовных устройств на постоянном токе.

Третий способ – изменением магнитного потока полюсов, на практике осуществляется путем введения добавочных резисторов последовательно с параллельной обмоткой возбуждения. При этом магнитный поток возбуждения уменьшается, а скорость якоря увеличивается.

Скорость двигателей, специально сконструированных для работы с регулируемым потоком, может превышать номинальную в три раза и более, скорость остальных двигателей повышается на 10 – 20 %. Верх­ний предел скорости ограничен условиями коммутации, механи­ческой прочности или температурой нагрева двигателя.

Положительное качество данного способа регулирования –экономичность, т.к. расход электроэнергии в регулировочном резисторе мал из-за небольшого значения тока возбуждения в цепи параллельной обмотки.

Основными недостатками способа являются возможность регулирования скорости только вверх от номинальной, а также увеличение тока якоря во столько раз, во сколько раз ослаблен магнитный поток.

Последняя особенность не позволяет применять этот способ регулирования при работе электропривода с номинальным моментом, т.к. при ослаблении потока ток якоря превысит номинальный, что недопустимо.

Поэтому этот способ регулирования применяется в электроприводах грузоподъемных механизмов и якорно –швартовных устройств для получения высоких скоростей при перемещения холостого гака (грузовые лебедки и краны) или швартовного каната (брашпили, шпили), т.е. при небольшой нагрузке на валу электродвигателя.