Способы регулирование оборотов

Двигателей постоянного тока.

Угловую скорость двигателя при неизменном моменте сопротивления можно регулировать тремя способами:

1. якорным – изменением напряжения на обмотке якоря U_я;

2. полюсным – изменением магнитного потока возбуждения Ф_в;

3. реостатным – изменением добавочного сопротивления R_д в цепи якоря.

Регулировочные характеристики двигателей независимого возбуждения при якорном и полюсном способах управления будут подробно рассмотрены в разделе исполнительных двигателей. При реостатном способе через реостаты R_д должен длительно пропускаться значительный ток, что вызывает большие потери мощности, поэтому данный способ неэкономичен и применяется редко.

Способы торможения

У двигателей независимого и параллельного возбуждения возможны три тормозных режима: рекуперативное торможение, торможение противовключением и динамическое. При анализе тормозных режимов необходимо строить механические характеристики машины во всех четырех квадрантах плоскости М_эм, ω. Для построения механических характеристик можно пользоваться одним и тем же уравнением (5.37) с учетом знака М_эм в различных режимах работы машины.

Рекуперативное торможение, или генераторное торможение с отдачей энергии в сеть, может быть осуществлено при ω>ω _о.ид. В этом случае ЭДС якоря E_я > U_я (см. (5.6) и (5.38)), ток якоря меняет направление, машина переходит в генераторный режим и электромагнитный момент становится тормозным. Механической характеристикой в режиме рекуперативного торможения является продолжение механической характеристики двигателя во II квадранте (ω>0, M_эм<0). Режим рекуперативного торможения возникает, например, при регулировании напряжения на якоре (рис. 3,а, U_я2< U_я1).

Рис.3

В момент уменьшения напряжения питания двигатель переходит из точки А характеристики 1 в точку В характеристики 2, момент М_эм меняет знак и начинается торможение двигателя до точки С. Торможение до остановки таким способом невозможно и он используется, в основном, при торможении на высоких скоростях. Способ экономичен благодаря возможности отдачи электрической энергии в сеть.

Торможение противовключением может происходить в двух случаях:

1)если внешний момент, больший чем пусковой момент двигателя, заставляет вращаться якорь против его естественного направления вращения (работа в IV квадранте);

2)если изменяется полярность напряжения на якоре (или реже на обмотке возбуждения), а якорь по инерции продолжает вращаться в прежнем направлении.

Далее рассматривается наиболее часто встречающийся второй случай с изменением полярности напряжения на якоре. При этом ток якоря I_я=(-U_я- E_я)/ R_я меняет направление и значение его резко возрастает, т.к. теперь напряжение и ЭДС действуют в одном направлении. Поэтому при торможении противовключением в цепь якоря обязательно включается добавочное сопротивление R_д . Изменение полярности напряжения на якоре означает, что изменится и знак скорости идеального х.х. ω _о.ид, т.е. механическая характеристика пройдет через III квадрант (рис. 3 ,б). В момент переключения напряжения двигатель переходит из точки А естественной характеристики двигательного режима I в точку В реостатной характеристики тормозного режима 2, момент М_эм меняет знак и начинается интенсивное снижение ω. В точке С скорость двигателя равна нулю, и его нужно отключить от источника питания. Если этого не сделать, то ротор начнет вращаться в противоположном направлении и перейдет в установившийся режим в точке D реостатной или, если R_д отключить, в точке D’ новой естественной характеристики 3, т.е. произойдет реверсирование двигателя.

Динамическое торможение осуществляется отключением цепи якоря от источника постоянного тока U и замыканием ее на некоторое добавочное сопротивление R_д, называемое обычно тормозным реостатом (рис. 4, а, перевод переключателя К из левого положения в правое).

Рис.4

При этом напряжение, прикладываемое к якорю, Uя=0, ток якоря (см. 5.39) I_я=-E_я/(R_я+R_д) меняет направление и электромагнитный момент М_эм становится тормозным. Запасенная во вращающихся частях привода кинетическая механическая энергия преобразуется в электрическую, и машина работает в генераторном режиме, отдавая электрическую энергию тормозным сопротивлениям.

Уравнение механических характеристик (5.37) при Uя=0 принимает вид ω=-М_эм(R_я+R_д)/(kФ)². Механические характеристики тормозного режима расположены во II квадранте плоскости М_эм,ω (рис. 4, б, R_д2>R_д3).

В момент переключения двигатель переходит из точки А естественной характеристики двигательного режима 1 в точку В характеристики тормозного режима 2, момент М_эм меняет знак и начинается динамическое торможение. Угловая скорость уменьшается, но при этом довольно резко уменьшается и тормозной момент (переход из точки В в С). С целью увеличения тормозного момента производится уменьшение добавочного сопротивления R_д (переход из точки С в точку D). Торможение происходит до нулевой скорости.

Переменный ток

Переменный ток (AC - Alternating Current) - электрический ток, меняющий свою величину и направление с течением времени.

Часто в технической литературе переменным называют ток, который меняет только величину, но не меняет направление, например, пульсирующий ток.

Необходимо помнить при расчётах, что переменный ток в этом случае является лишь составляющей частью общего тока. Такой вариант можно представить как переменный ток AC с постоянной составляющей DC. Либо как постоянный ток с переменной составляющей, в зависимости от того, какая составляющая наиболее важна в контексте.

DC - Direct Current - постоянный ток, не меняющий своей величины и направления.

В реальности постоянный ток не может сохранять свою величину постоянной, поэтому существует условно в тех случаях, где можно пренебречь изменениями его постоянной величины, либо в качестве составляющей (DC) для периодически меняющегося электрического тока любой формы. Тогда величина DC будет равна среднему значению тока за период, и будет являться нулевой линией для переменной составляющей AC.

При синусоидальной форме тока, например в электросети, постоянная составляющая DC равна нулю.

Постоянный ток с переменной составляющей в виде пульсаций показан синей линией на верхнем графике рисунка. Запись AC+DC в данном случае не является математической суммой, а лишь указывает на две составляющие тока. Суммируются мощности. Величина тока будет равна квадратному корню из суммы квадратов двух величин - значения постоянной составляющей DC и среднеквадратичного значения переменной составляющей AC.

Термины AC и DC применимы как для тока, так и для напряжения.