4.2 Способи регулювання швидкості

Будемо розглядати тільки способи регулювання швидкості, що пов’язані з впливом на електродвигун, а не ті, що пов’язані зі зміною параметрів кінематики механічної частини електропривода.

Способи регулювання швидкості впливом на електродвигун слід поділити на дві основні групи.

1-а група. Способи, що забезпечують регулювання швидкості електродвигуна за рахунок змінювання, або регулювання параметрів мережі живлення двигуна. Це, в основному два параметри:

• напруга мережі;

• частота мережі.

Для цього використовуються спеціальні пристрої, які функціонально є регулівними джерелами енергії. Це або електромашинні джерела живлення, або статичні перетворювачі (найчастіше напівпровідникові).

Такі пристрої мають значну вартість, порівняно з вартістю самого двигуна, але забезпечують економічне у широких межах плавне змінювання величини напруги й частоти.

2-а група. Способи, що забезпечують регулювання швидкості електродвигуна за рахунок змінювання параметрів безпосередньо електродвигуна (активний чи індуктивний опір обмоток двигуна, число витків обмоток, число пар полюсів й таке інше).

Пристрої для реалізації змінювання названих параметрів мають вартість суттєво меншу, ніж пристрої першої групи, але вони й менш ефективні.

4.3 Основні способи регулювання швидкості дпс нз

Для таких електродвигунів, у відповідності до їх електромеханічної характеристики

,

можливі три основні способи регулювання швидкості:

- змінювання величини напруги мережі живлення ( );

- змінювання опору якірного кола ( );

- змінювання величини основного магнітного потоку двигуна ( ).

Розглянемо їх у такій послідовності.

4.3.1 Регулювання кутової швидкості за допомогою додаткових резисторів у колі якоря

Регулювання кутової швидкості змінюванням опору якірного кола (фрагмент б рисунка 4.5) не вимагає особливих пояснень. Цей спосіб випливає з розглянутих раніше реостатних характеристик ДПС НЗ (фрагмент а рисунка 4.5).

а – механічні характеристики;

б – схема.

Рисунок 4.5 – Уведення додаткового опору в коло якоря.

Цей спосіб називається реостатним, є вельми простий за своєю реалізацією і тому широко використовується для регулювання швидкості, момента, струму й інших координат.

Сім’я реостатних характеристик (дивись фрагмент а рисунка 4.5) виходить із однієї точки, точки ідеального неробочого ходу ₀, тобто величина ₀ не залежить від опору . Нахил характеристик визначається опором якірного кола (при фіксованому значенні момента) і при зростанні опору збільшується (зменшується жорсткість характеристик). Регулювання здійснюється при номінальних параметрах двигуна (змінюється тільки опір якірного кола):

; ; .

Основні показники регулювання швидкості

Діапазон регулювання. Діапазон ( для номінального навантаження) незначний, не перевищує 2 – 3, зі зменшенням навантаження вироджується до 1 (до швидкості неробочого ходу ). Так при моменті діапазон , а при моменті діапазон (дивись фрагмент а рисунка 4.5).

Напрямок регулювання. Однозонне, вниз від основної швидкості .

Плавність регулювання. Визначається конструкцією реостата . Якщо його опір можна змінювати плавно, значить і регулювання швидкості буде плавним. Зазвичай це ступінчасте регулювання.

Стабільність швидкості. Зменшується в міру зменшення діапазону регулювання. Взагалі стабільність низька. При коливаннях момента опору у межах коливання швидкості при швидкості складає , а при швидкості складає , тобто стабільність різко погіршується зі зростанням (дивись рисунок 4.2).

Допустиме навантаження у діапазоні регулювання. Оскільки при такому регулюванні струм збудження стала величина, а для будь-якої швидкості струм навантаження не може перевищувати (за умов нагрівання), то допустимий момент буде

незалежно від величини швидкості.

Таким чином, регулювання швидкості здійснюється при сталому моменті, що дорівнює номінальному. Потужність зі зростанням швидкості збільшується за лінійним законом

,

оскільки , а математично це рівняння прямої типу , де є коефіцієнт пропорціональності.

Економічність регулювання. Витрати на спорудження способу незначні ( мала вартість регулівного реостату ).

Якщо робота на зниженій швидкості не тривала, то регулівний реостат не потрібний, можна для цієї мети використати пусковий реостат, який уже є. Експлуатаційні витрати значні (додатковий опір уводиться у коло головного струму – коло якоря). Спосіб не економічний. Так якщо при регулювання швидкості зменшити швидкість у два рази порівняно з , то це призведе до того, що половина потужності, яка споживається, буде витрачатися на втрати потужності у самому двигуні, тобто ККД не може асимптотично перевищувати 50%.

Незважаючи на низькі техніко-економічні показники реостатне регулювання швидкості використовується дуже широко із-за простоти своєї реалізації, коли треба незначний діапазон регулювання, а час роботи на знижених швидкостях теж незначний, зокрема, у електроприводах вантажопіднімальних механізмів (крани, ліфти й таке інше), деяких верстатів та іншого обладнання.