Регулирование координат изменением магнитного потока.

Схема включения двигателя для регулирования скорости изменением магнитного потока приведены на рис. 3.17. Будем полагать, что якорная цепь двигателя без каких-либо добавочных резисторов подключена к источнику с напряжением U = U_н, а цепь возбуждения питается от усилителя - возбудителя В (рис. 3.17) или в простейшем случае от того же источника через добавочный резистор. Нормальные электрические машины рассчитаны таким образом, что номинальному току возбуждения соответствует магнитный поток на колене кривой намагничивания. Типичная усредненная кривая намагничивания для ряда машин показана на рис. 3.18. Так как I_вн соответствует допустимому нагреву обмоток возбуждения, то при регулировании скорости в условиях продолжительной работы ток возбуждения можно только уменьшать.

Электромеханические и механические характеристики двигателя при ослаблении поля показаны на рис. 3.19 (нерабочие участки изображены пунктирными линиями). Скорость идеального холостого хода растет с уменьшением потока. Так как ток короткого замыкания не зависит от степени ослабления поля, все электромеханические характеристики пересекаются в одной точке (следует помнить, что ток короткого замыкания для нормальных машин может во много раз превосходить допустимый). Момент короткого замыкания уменьшается с уменьшением потока (рис. 3.19,б).

а) б)

Рис. 3.19. Характеристики двигателя постоянного тока при

ослаблении поля

При питании якорной цепи от источника тока изменение магнитного потока, как это следует из (3.7), позволяет регулировать момент от -М_н до +М_н при вертикальных механических характеристиках.

Произведем оценку регулирования изменением магнитного потока.

1. Регулирование скорости при U = const однозонное - вверх от основной скорости. Это главный недостаток способа, существенно ограничивающий область его применения. Способ обычно применяется в сочетании с другими, позволяющими регулировать скорость вниз от основной. Стабильность скорости относительно высокая - характеристики жесткие (следует помнить, что I_к.з = (20-50)I_н). Регулирование момента при I = const - в широких пределах от -М_н до +М_н.

2. Диапазон регулирования скорости может быть значительным - до (3-4):1.

3. Регулирование скорости плавное, можно получить характеристики, расположенные как угодно близко друг к другу.

4. В связи с тем, что регулирование скорости при U = const достигается уменьшением магнитного потока, M_доп = kI_нФ < М_н на искусственных характеристиках (линия со штриховкой на рис. 3.19,б. Из уравнения (3.4), в котором I = I_доп = I_н, следует:

тогда

или

Р_доп = М_допw = U_нI_н - I_н²R_я = const,

то есть при данном способе регулирования неизменна допустимая мощность, снимаемая с вала машины на искусственных характеристиках.

5. Простота реализации рассматриваемого способа регулирования и отсутствие дополнительных элементов в силовой цепи, в которых рассеивается энергия, делают способ весьма эффективным с экономической точки зрения: регулирование не сопровождается дополнительными потерями энергии.

6. Капитальные затраты на регулирование также весьма низкие, что связано с малой мощностью цепи возбуждения, которая на 1,5-2 порядка меньше, чем мощность двигателя.