С помощью резисторов в якорной цепи

Этот способ, называемый реостатным, является самым про­стым по реализации, поэтому применяется для регулирова­ния скорости, тока и момента, но по отношению к току и мо­менту более правильно говорить об их ограничении.

Варьируя сопротивление добавочного резистора в цепи якоря (см. рис. 2.1), получают семейство искусственных ха­рактеристик (см. рис. 2.2, 2.4). При этом величина не зави­сит от сопротивления при независимом возбуждении

при последовательном ось является асимптотой для всех ха­рактеристик. Наклон характеристик, определяемый перепадом скорости

при конкретных значениях тока 1_а и момента М, пропорцио­нален сопротивлению цепи якоря (R= R_a + ). Поэтому с увеличением характеристики становятся более мягкими, увеличивается. По выражению для строят реостатные характеристики двигателя независимого возбуждения по из­вестным (см. рис. 2.6). Момент короткого замы­кания (точка пересечения с осью абсцисс)

где ток короткого замыкания,

Рис. 2.6. Естественная и семейство реостатных механических характеристик двигателя независимого возбуждения

Оценка реостатного способа регулирования скорости по основным показате­лям (см. п.1.5).

1. Диапазон регулирова­ния Д≤(2÷3). Причина низ­кого значения Д заключается в снижении жесткости, зна­чительных потерях и низкой стабильности скорости.

2. Направление регули­рования – вниз от естественной (однозонное).

3. Плавность регулирова­ния определяется плавностью регулирования . Обычно это делают ступенями, а с рос­том числа ступеней возрастает количество аппаратуры и ус­ложняется управление.

4. Стабильность скорости невысокая и снижается по мере роста диапазона регулирования.

5. Экономичность регулирования оценивают по капиталь­ным затратам на реализацию способа и стоимости потерь энер­гии при регулировании. Здесь следует говорить в основном о потерях мощности, особенно в настоящее время, когда цены на энергоресурсы неуклонно растут и принята Государствен­ная программа по энергосбережению.

Потери мощности в ДПТ независимого возбуждения

(2.8)

где – относительный перепад скорости.

Видно, что при снижении скорости, например, в 2 раза, т. е. = 0,5 и Д = 2, половина мощности теряется в цепи якоря, и КПД привода не превышает 50 % (при КПД самой машины ). Очевидно, что такой способ регули­рования может быть рациональным только в маломощных приводах, когда удельный вес стоимости электроэнергии не­велик.

6. Допустимая нагрузка (момент на валу) по условиям нагрева
(2.9)

равна номинальному моменту, если условия охлаждения та­кие же, как и в номинальном режиме, например, независимая вентиляция.

Уравнения естественной и реостатных электромеханиче­ских характеристик

(2.10)

Отсюда скорость на искусственной характеристике при точке
(2.11)

По (2.11) строят реостатные характеристики, задаваясь значениями для конкретных .

Обратная задача – когда по заданной искусственной ха­рактеристике или отдельной се точке находится соответствую­щее сопротивление резистора из соотношения

(2.12)

Искусственные реостатные характеристики используют­ся для ограничения тока и момента двигателей постоянного тока в переходных процессах и, в первую очередь, при пуске. В первый момент пуска двигатель находится в режиме корот­кого замыкания и ток по естественной характе­ристике при этом

т. к.

Допустимый же ток по условиям на коллекторе для двигателей общепромышленного назначения (для тяговых машин, например, допускаются кратковремен­ные перегрузки по току до ). Следовательно, ток (и мо­мент) необходимо ограничивать, что и достигается введением резисторов в цепь якоря. Пуск обычно осуществляют сту­пенчато, шунтируя по мере разгона сопротивления контакто­рами (рис. 2.7).

Рис.2.7. Пуск ДПТ независимого возбуждения:

а – в одну ступень; б – в две ступени

При этом ток и момент не остаются постоян­ными (рис. 2.7). Для достижения высокой плавности пуска используют импульсное регулирование пускового сопротив­ления, изменяя соотношение продолжительности открытого и закрытого состояния тиристора (см. рис. 3.2, г). Установив­шиеся значения тока и скорости определяются ве­личиной момента нагрузки.

Рис. 2.8. Схема управления пуском ДПТ в зависимостиот

времени,реверсом и торможением противовключением

в зависимости от ЭДС(а): характеристики ДПТ

независимого возбуждения при пуске и реверсе (б)

Необходимость введения добавочного сопротивления в цепь якоря возникает также в режимах реверса и торможе­ния противовключением (рис. 2.8). При этом пуск начинает­ся при токе

в одну ступень. Разгон идет по характеристике 2 до значения тока , затем резистор шунтируется и рабочая точка перехо­дит на естественную характеристику 1, а ток изменяется до .

Для осуществления режима противовключения необходи­мо изменить полярность напряжения на якоре и ввести до­полнительно к резистор д ля ограничения тока. Рабо­чая точка переходит из (ось ординат) на характеристику 3. При этом ток

.

Далее двигатель тормозится, ток уменьшается, т. к. умень­шается ЭДС . П ри достижении скорости , процесс тор­можения заканчивается, ток

.

Если требуется после остановки запустить двигатель в об­ратную сторону, то переходят на характеристику 4 (реостат­ную), а затем на естественную (назад). Следовательно, реверс включает в себя торможение противовключением и пуск в противоположном направлении. На практике управление пус­ком, реверсом и торможением осуществляется в функции вре­мени, тока, используя релейно-контакторные схемы [3, 4, 33].

На рис. 2.8, а приведена схема управления пуском, реверсом и торможением в зависимости от времени (пуск) и ЭДС. Главные контакты линейных контакторов КМ1, КМ2 образуют реверсивный мостик, обеспечивают изменение по­лярности напряжения на якоре. В якорную цепь, кроме пус­кового резистора , включен резистор противовключения для ограничения тока. Пуск двигателя осуществляется в одну ступень (резистор ) с использованием реле времени КТ. Управление осуществляется нажатием кнопок SB1 (пуск), SBL (торможение).