Řízení otáček stejnosměrného motoru

Z elektromechanické charakteristické rovnice stálý motor nezávislé buzení, z toho vyplývá, že existují tři možné způsoby, jak ovládat jeho úhlovou rychlost:

1) regulace změnou hodnoty odporu reostatu v obvodu kotvy,

2) regulace změnou budícího toku motoru F,

3) úprava změnou napětí přivedeného na vinutí kotvy motoru U... Proud v obvodu kotvy AzI a moment M vyvinutý motorem závisí pouze na velikosti zatížení jeho hřídele.

Zvažte první způsob řízení otáček stejnosměrného motoru změnou odporu v obvodu kotvy ... Schéma zapojení motoru pro tento případ je na Obr. 1 a elektromechanické a mechanické charakteristiky jsou znázorněny na Obr. 2, a.

Rýže. 1. Schéma zapojení stejnosměrného motoru s nezávislým buzením

Rýže. 2. Mechanické charakteristiky stejnosměrného motoru při různých odporech obvodu kotvy (a) a napětí (b)

Změnou odporu reostatu v obvodu kotvy je možné při jmenovitém zatížení získat různé úhlové rychlosti elektromotoru umělými charakteristikami — ω1, ω2, ω3.

Pojďme analyzovat tento způsob řízení úhlové rychlosti stejnosměrných motorů pomocí hlavních technických a ekonomických ukazatelů. Vzhledem k tomu, že tento způsob nastavení mění tuhost charakteristiky v širokém rozsahu, pak v otáčkách pod polovinou jmenovitých se stabilita chodu motoru prudce zhoršuje. Z tohoto důvodu je rozsah regulace rychlosti omezen (e = 2 — H).

Touto metodou lze snížit otáčky ze základní, což dokazují elektromechanické a mechanické vlastnosti. Je obtížné zajistit vysokou plynulost regulace, protože bude zapotřebí značný počet regulačních kroků a odpovídající velký počet stykačů. Plného využití motoru pro proud (ohřev) je v tomto případě dosaženo při konstantní regulaci zátěžového momentu.

Nevýhodou této metody je přítomnost značných ztrát výkonu při seřizování, které jsou úměrné relativní změně úhlové rychlosti. Výhodou uvažovaného způsobu řízení úhlové rychlosti je jednoduchost a spolehlivost regulačního obvodu.

Vzhledem k vysokým ztrátám v reostatu při nízkých otáčkách se tento způsob regulace otáček používá u pohonů s krátkodobými a přerušovaně krátkými pracovními cykly.

U druhého způsobu se řízení úhlové rychlosti stejnosměrných motorů nezávislého buzení provádí změnou velikosti magnetického toku v důsledku zavedení přídavného reostatu do obvodu budícího vinutí. Při zeslabení průtoku se úhlová rychlost motoru jak při zatížení, tak při volnoběžných otáčkách zvyšuje a při zvýšení průtoku klesá. Změnit otáčky je prakticky možné pouze nahoru kvůli sycení motoru.

S rostoucími otáčkami zeslabováním toku se mění přípustný moment stejnosměrného motoru podle zákona hyperboly, přičemž výkon zůstává konstantní. Rozsah regulace rychlosti pro tuto metodu e = 2 — 4.

Mechanické charakteristiky pro různé hodnoty toku motoru jsou znázorněny na Obr. 2i a 2, b, ze kterých je patrné, že charakteristiky v rámci jmenovitého proudu mají vysoký stupeň tuhosti.

Budicí vinutí nezávisle buzených stejnosměrných motorů má značnou indukčnost. Proto se skokovou změnou odporu reostatu v obvodu budicího vinutí se proud a tedy i tok budou měnit exponenciálně. V tomto ohledu bude řízení úhlové rychlosti prováděno hladce.

Hlavními výhodami této metody regulace rychlosti jsou její jednoduchost a vysoká účinnost.

Tento způsob řízení se používá u pohonů jako pomocný, zajišťující zvýšení volnoběžných otáček mechanismu.

Třetím způsobem řízení rychlosti je změna napětí přivedeného na vinutí kotvy motoru.Úhlová rychlost stejnosměrného motoru, bez ohledu na zatížení, se mění přímo úměrně k napětí aplikovanému na kotvu. Vzhledem k tomu, že všechny regulační charakteristiky jsou tuhé a jejich stupeň tuhosti zůstává u všech charakteristik nezměněn, je chod motoru stabilní při všech úhlových rychlostech, a proto je zajištěn široký rozsah regulace otáček bez ohledu na zatížení. Tento rozsah je 10 a lze jej rozšířit pomocí speciálních ovládacích schémat.

Touto metodou lze snížit a zvýšit úhlovou rychlost vzhledem k základní. Akcelerace je omezena možnostmi zdroje střídavého napětí a unomerem motoru.

Pokud zdroj energie poskytuje možnost plynule měnit napětí aplikované na motor, pak bude regulace rychlosti motoru plynulá.

Tento způsob řízení je ekonomický, protože řízení úhlové rychlosti nezávisle buzeného stejnosměrného motoru se provádí bez dodatečných ztrát výkonu v napájecím obvodu kotvy. U všech výše uvedených ukazatelů je tento způsob regulace nejlepší ve srovnání s prvním a druhým.