Zení otáček stejnosměrných motorů

Z rovnice elektromechanických charakteristik stejnosměrného motoru s nezávislým buzením vyplývá, že existují tři možné způsoby regulace jeho úhlové rychlosti:

1) regulace změnou hodnoty odporu reostatu v obvodu kotvy,

2) regulace změnou toku buzení motoru F,

3) regulace změnou napětí U přiváděného do vinutí kotvy motoru. Proud v obvodu kotvy I I a moment M vyvíjený motorem závisí pouze na velikosti zatížení jeho hřídele.

Zvažme první způsob regulace otáček stejnosměrného motoru změnou odporu v obvodu kotvy. Schéma spínání motoru pro tento případ je na Obr. 1 a elektromechanické a mechanické charakteristiky jsou uvedeny na Obr. 2, a.

Rýže. 1. Schéma zapojení pro zapnutí stejnosměrného motoru s nezávislým buzením

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

Změnou odporu reostatu v obvodu kotvy je možné získat při jmenovité zátěži různé úhlové rychlosti elektromotoru pomocí umělých charakteristik – ω1, ω2, ω3.

Pojďme analyzovat tento způsob regulace úhlové rychlosti stejnosměrných motorů pomocí základních technických a ekonomických ukazatelů. Protože se při tomto způsobu řízení mění tuhost charakteristiky v širokém rozsahu, při otáčkách nižších než polovina jmenovitých otáček se stabilita motoru prudce zhoršuje. Z tohoto důvodu je rozsah regulace otáček omezen (D = 2 – W).

Rychlost u této metody lze nastavit směrem dolů od hlavní, o čemž svědčí elektromechanické a mechanické vlastnosti. Je obtížné zajistit vysokou plynulost regulace, protože by bylo zapotřebí značného počtu řídicích stupňů a odpovídajícím způsobem velkého počtu stykačů. V tomto případě je plného využití motoru proudem (topením) dosaženo regulací s konstantním zatěžovacím momentem.

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

Vzhledem k velkým ztrátám v reostatu při nízkých otáčkách se tento způsob regulace otáček používá u pohonů s krátkodobými a přerušovanými provozními režimy.

U druhého způsobu je úhlová rychlost nezávislých budicích stejnosměrných motorů řízena změnou velikosti magnetického toku zavedením přídavného reostatu do obvodu budícího vinutí. Při slábnutí průtoku se zvyšuje úhlová rychlost motoru jak při zatížení, tak při volnoběhu a při zvýšení průtoku klesá. V praxi je možné měnit otáčky pouze směrem nahoru z důvodu sycení motoru.

Jak se rychlost zvyšuje zeslabováním toku, mění se přípustný moment stejnosměrného motoru podle zákona hyperboly a výkon zůstává konstantní. Rozsah regulace rychlosti pro tuto metodu je D = 2 – 4.

Mechanické charakteristiky pro různé hodnoty průtoku motoru jsou uvedeny na Obr. 2, a a 2, b, ze kterých je zřejmé, že charakteristiky v rámci jmenovitého proudu mají vysoký stupeň tuhosti.

Budicí vinutí stejnosměrných motorů s nezávislým buzením mají značnou indukčnost. S postupnou změnou odporu reostatu v obvodu budícího vinutí se tedy proud, a tedy i tok, bude měnit podle exponenciálního zákona. V tomto ohledu bude úhlová rychlost řízena hladce.

Významnými výhodami tohoto způsobu regulace otáček je jeho jednoduchost a vysoká účinnost.

Tento způsob řízení se používá u pohonů jako pomocný, poskytující zvýšení rychlosti při volnoběhu mechanismu.

Třetím způsobem regulace otáček je změna napětí přiváděného do vinutí kotvy motoru. Úhlová rychlost stejnosměrného motoru se bez ohledu na zatížení mění přímo úměrně s napětím přiváděným na kotvu. Vzhledem k tomu, že všechny regulační charakteristiky jsou tuhé a stupeň jejich tuhosti zůstává u všech charakteristik nezměněn, je chod motoru stabilní při všech úhlových otáčkách, a proto je zajištěn široký rozsah regulace otáček bez ohledu na zatížení. Tento rozsah je 10 a lze jej rozšířit o speciální řídicí obvody.

Pomocí této metody lze snížit a zvýšit úhlovou rychlost vzhledem k hlavní. Zvýšení rychlosti je omezeno možnostmi napěťově regulovaného zdroje energie a motoru s jmenovitým U.

Pokud zdroj energie poskytuje možnost plynule měnit napětí dodávané do motoru, pak bude regulace otáček motoru plynulá.

Tento způsob řízení je ekonomický, protože úhlová rychlost nezávislého stejnosměrného motoru s buzením je řízena bez dodatečných ztrát výkonu v napájecím obvodu kotvy. Pro všechny výše uvedené ukazatele je tento způsob regulace nejlepší ve srovnání s prvním a druhým.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

Nenechte si ujít aktualizace, přihlaste se k odběru našich sociálních sítí: