Міністерство освіти і науки України
Державний вищий навчальний заклад
Приазовський державний технічний університет
Кафедра систем автоматизації та електроприводу
Реферат №1 по курсу: «Теорія електроприводу»
На тему: «Методи регулювання скорості приводу з двигуном постійного струму»
Виконав:
ст-т. групи ЕПА-19
Савенко І.В.
Перевірив:
Лєбєдев В.Г.
Дніпро 2022 р.
З рівняння швидкісної характеристики електродвигунів постійного струму слід, що їх швидкість можна регулювати:
а) зміною опору якірного ланцюга R за допомогою реостата в ланцюзі якоря;
б) зміною магнітного потоку збудження Ф (за допомогою реостата в ланцюзі збудження);
в) зміною величини напруги U, що підводиться до двигуна (за рахунок застосування спеціальних схем включення).
Електродвигуни постійного струму з паралельним збудженням
Регулювання швидкості обертання зміною опору в ланцюзі якоря. Як видно з механічних характеристик, вводячи додатковий опір в ланцюг якоря, можна регулювати швидкість вниз від номінальної швидкості двигуна, представленої природною характеристикою. Жорсткість характеристик зменшується в міру збільшення додаткового опору. Діапазон регулювання швидкості не перевищує 2: 1 т. Е. Межа регулювання дорівнює 50% вниз від основної швидкості.
Справжній спосіб регулювання швидкості може бути легко здійснений, проте він має ряд істотних недоліків, що обмежують його застосування: значні втрати енергії в регулювальному реостате; діапазон регулювання швидкості непостійний і залежить від навантаження; неможливість регулювання при малих навантаженнях.
На відміну від пускового реостата регулювальний реостат повинен бути розрахований на тривалу роботу при повному струмі навантаження, оскільки він виявляється включеним не тільки короткочасно під час пуску, а й під час роботи двигуна на заданій швидкості.
Регулювання швидкості обертання зміною струму збудження (величини магнітного потоку). З розгляду механічних характеристик видно, що, вводячи додатковий опір в ланцюг збудження, можна регулювати швидкість обертання двигуна вгору від номінальної його швидкості. Жорсткість механічних штучних характеристик при цьому мало змінюється. Діапазон регулювання швидкості для регульованих таким методом двигунів становить від 15: 1 до 4: 1. Зазвичай в каталогах вказується величина максимально допустимого числа обертів двигуна. Даний спосіб регулювання швидкості є одним з найбільш простих і економічних, що визначає його широке застосування.
Електродвигуни постійного струму з послідовним збудженням
Регулювання швидкості обертання зміною опору в ланцюзі якоря. Як видно з механічної характеристики двигуна, вводячи додатковий опір в ланцюг якоря, можна регулювати швидкість вниз від номінальної швидкості двигуна. Жорсткість характеристики зменшується в міру збільшення додаткового опору. Діапазон регулювання швидкості не перевищує 2: 1 3: 1 і залежить від навантаження.
Регулювання швидкості розглянутим методом пов'язане з великими втратами енергії в регулювальному реостате, але незважаючи на це, даний спосіб застосовується в кранових установках і електровізків через свою простоту. зазначені механізми працюють зі значними перервами, що зменшує втрату енергії на нагрів опорів реостатов.
Регулювання швидкості обертання зміною магнітного потоку збудження. Для двигунів з послідовним збудженням застосовуються два основних способи регулювання швидкості зміною магнітного потоку Ф, а саме, шляхом шунтування або обмотки збудження, або обмотки якоря. При шунтуванні обмотки збудження реостатом Яш (рис. 1) частину струму, що проходить по якоря двигуна, відгалужується в реостат, внаслідок чого величина струму в обмотці збудження, а отже, і магнітного потоку, створюваного нею, зменшується і швидкість двигуна зростає. При зменшенні величини опору шунтуючого реостата штучні швидкісні характеристики на рис. 16 розташовуються вище природної характеристики. Таким чином, регулювання швидкості цим методом відбувається в сторону її підвищення по відношенню до номінальної швидкості. Межа регулювання швидкості обертання двигуна не поевишает 2: 1 при умові постійних потужності. При постійному нагрузочном моменті діапазон регулювання ще нижче.
Мал. 1. Схема регулювання швидкості електродвигуна послідовного збудження шунтуванням обмотки збудження
а -схема; б - швидкісні характеристики
При зменшенні величини опору шунтуючого реостата збільшується струм, що протікає по обмотці збудження, внаслідок чого штучні швидкісні характеристики (рис. 1) двигуна рас покладаються нижче природної характеристики. При переході швидкості обертання за межі негативних моментів двигун не віддає енергії в мережу, але працює генератором на шунтуючі опір, так як е. д. з. двигуна не може бути більше прикладеної напруги мережі. Таким чином, регулювання швидкості цим методом відбувається в бік зниження по відношенню до номінальної швидкості. Можливий діапазон регулювання швидкості (4-5): 1. Регулювання швидкості шунтуванням обмотки якоря застосовується в тих випадках, коли необхідно отримати характеристики на низьких швидкостях, більш жорсткі, ніж при реостатному регулюванні. Цей метод регулювання швидкості супроводжується значною втратою енергії в шунтуючі реостате. Він знаходить застосування в електроприводах, що вимагають одержання низьких швидкостей на короткий час.
Мал. 1. Схема регулювання швидкості електродвигуна послідовного збудження шунтуванням обмотки якоря
а - схема; б - швидкісні характеристики
Електродвигун постійного струму незалежного збудження
Регулювання швидкості двигунів здійснюється зміною положення механічних характеристик ДПТ. Їх можна здійснити додатковим опором в ланцюгу якоря, ослабленням поля, напругою на якорі. При живленні від мережі регулювання швидкості здійснюють включенням реостата Rд в ланцюг якоря двигуна. Його включення змінює жорсткість електромеханічних характеристик. Спільною є точка х.г. Зменшення опору реостату веде до підвищення жорсткості характеристик 1 2 3 4 . (Мал. 3)
При навантаженні на валу IС МС забезпечуємо регулювання швидкості приводу. IПЕР – струм перемикання; ІП – пусковий струм;
Мал. 3
При заданих швидкостях і відповідних моментах для кожної знаходять необхідний опір ланцюга і додатковий опір:
Реостат застосовують і при пуску ДПТ від мережі, щоб обмежити струм якоря при пуску або створити необхідний пусковий момент. Пусковий струм не повинен перевищувати допустимий. Реостат складається з 3-6 щаблів, які виводять у міру розгону двигуна, т.к. Струм якоря спадає при розгоні двигуна завдяки зростанню протиЕРС. Пусковий струм береться в межах (2-2.5) від номінального, струм перемикання (1.1-1.5) від номінального струму. Для малопотужних двигунів (до 50 кВт) вибирають 2-3 ступені реостата, середньої потужності - (3 - 6) ступенів. Пусковий реостат розраховують аналітичним чи графічним методом.
Аналітичний метод (мал. 4)
Мал. 4
2) Графічний метод (мал. 5)
Мал. 5
Будуються електромеханічні характеристики пускового рео-стату. Варіювати Iпер і Iп так, щоб точки перемикання і пускові розташовувалися по вертикалях відповідних струмів. Проводимо вертикальну пряму ІН. Знаходимо відрізки втрат швидкості ∆ω для кожної ступенні:
Метод регулювання швидкості опором відрізняється простотою, що забезпечує Д=(1.5-2). Застосовують для механізмів, що не потребують широкого діапазону регулювання, що не висувають особливих вимог до жорсткості параметрів.
Недоліки: характеристики зі збільшенням додаткового опору пом'якшуються, при великих потужностях відчутні втрати на додаткових опорах.
Регулювання потоком збудження здійснюється після виходу на природну характеристику, якщо необхідні швидкості вище за основну. На малюнку (мал. 5) подано механічні характеристики при ослабленні поля. Зі зменшенням Ф зростає швидкість х.х.
але значно знижується жорсткість характеристик:
Тобто. назад пропорційно квадрату потоку. Регулювання вгору від основної швидкості можливе в зоні малих моментів навантаження, при великих може відбутися перекидання двигуна. Такий метод зазвичай застосовується на доведеннях технологічних процесів (зняття малої стружки, останні пропуски заготівлі при прокатці), дає можливість підвищити продуктивність за рахунок збільшення швидкості.
Регулювання напругою на затискачах якоря (мал. 5) дозволяє отримати широкий діапазон регулювання швидкості. Напруга регулюється від 0 до номінального при номінальному потоці.
Характеристики жорсткі та паралельні, оскільки:
Регулювання здійснюється без додаткових опорів ланцюга якоря.
Мал. 6
Основний недолік - потрібне автономне регульоване джерело живлення постійного струму - генератор або перетворювач тиристора (система Г-Д або ТП-Д). Застосовується для відповідальних споживачів, де якість продукції і продуктивність окупає вартість системи (базові механізми прокатних станів). На сьогодні це найякісніший метод регулювання швидкості. На рис. а представлена система Г-Д та щаблі перетворення потужності. ПД – приводний двигун. Він перетворює електроенергію змінного струму в механічну і подає її на вал генератора G. ЕРС генератора визначається струмом збудження ILM, який регулюється потенціометром RP. Напруга від генератора UG подається на двигун М, забезпечуючи необхідну швидкість обертання механізму