Sterowanie prędkością silników o wzbudzeniu równoległym

Częstotliwość rotacji Silniki prądu stałego można zmienić na trzy sposoby: zmieniając rezystancję r-tego obwodu twornika, zmieniając strumień magnetyczny Ф, zmieniając napięcie U dostarczane do silnika.

Pierwsza metoda jest rzadko stosowana, ponieważ jest nieekonomiczna, pozwala na sterowanie prędkością obrotową tylko pod obciążeniem i wymusza stosowanie charakterystyk mechanicznych o różnych nachyleniach. Przy takim sterowaniu ograniczenie momentu obrotowego jest utrzymywane na stałym poziomie. Strumień magnetyczny nie zmienia się i zakładając w przybliżeniu to natężenie w amperach, określona przez długotrwałe dopuszczalne nagrzewanie silnika, jest taka sama dla wszystkich prędkości, to maksymalny dopuszczalny moment obrotowy musi być taki sam dla wszystkich obrotów.

Silniki prądu stałego z regulacją prędkości z równoległą zmianą wzbudzenia w strumieniu magnetycznym zyskały znaczną popularność. Przepływ można zmienić za pomocą reostatu. Wraz ze wzrostem rezystancji tego reostatu zmniejsza się prąd wzbudzenia i strumień magnetyczny, a częstotliwość wirowania wzrasta.Każda zmniejszona wartość strumienia magnetycznego Ф odpowiada zwiększonym wartościom n0 i b.

A więc wraz z osłabieniem strumienia magnetycznego właściwości mechaniczne są liniami prostymi położonymi nad elementem naturalnym, a nie równoległymi do niego, a przy większym nachyleniu odpowiadają mniejsze przepływy. Ich liczba zależy od liczby styków reostatu i może być dość duża. W ten sposób regulacja prędkości obrotowej poprzez osłabienie strumienia może być praktycznie bezstopniowa.

Jeśli, tak jak poprzednio, założymy, że maksymalne dopuszczalne natężenie prądu przy wszystkich prędkościach jest takie samo, to P = const

Dlatego podczas regulacji prędkości poprzez zmianę strumienia magnetycznego maksymalna dopuszczalna moc silnika pozostaje stała przy wszystkich prędkościach Ograniczenie momentu obrotowego zmienia się proporcjonalnie do prędkości. Wraz ze wzrostem prędkości obrotowej silnika osłabienie pola zwiększa iskrę pod szczotkami z powodu wzrostu reaktywnego e. i inni. z indukowanymi w zaangażowanych sekcjach silnika.

Gdy silnik pracuje ze zmniejszonym strumieniem, stabilność pracy jest zmniejszona, zwłaszcza gdy obciążenie wału silnika jest zmienne. Przy małej wartości strumienia obserwuje się rozmagnesowujący efekt reakcji twornika. Ponieważ efekt rozmagnesowania zależy od wielkości prądu twornika silnika elektrycznego, to wraz ze zmianami obciążenia prędkość silnika gwałtownie się zmienia. W celu zwiększenia stabilności pracy silniki o zmiennej prędkości ze wzbudzeniem równoległym są zwykle zasilane słabym szeregowym uzwojeniem wzbudzającym, którego strumień częściowo kompensuje efekt rozmagnesowania reakcji twornika.

Silniki zaprojektowane do pracy przy wyższych prędkościach muszą mieć zwiększoną wytrzymałość mechaniczną. Przy dużych prędkościach wzrastają wibracje silnika i hałas podczas pracy. Te powody ograniczają maksymalną prędkość silnika elektrycznego. Niższa prędkość ma również pewne praktyczne ograniczenie.

Znamionowy moment obrotowy określa wielkość i koszt silników prądu stałego (także silników asynchronicznych).Zmniejszając najmniejsze, w tym przypadku nominalne, obroty silnika o określonej mocy, jego znamionowy moment obrotowy wzrośnie. Zwiększy to pojemność silnika.

W zakładach przemysłowych najczęściej stosuje się silniki z zakresami regulacji

Aby rozszerzyć zakres regulacji prędkości poprzez zmianę strumienia magnetycznego, czasami stosuje się specjalny obwód wzbudzenia silnika, który umożliwia poprawę komutacji i zmniejszenie wpływu reakcji twornika przy dużych prędkościach obrotowych silnika. Zasilanie cewek dwóch par biegunów jest rozdzielane, tworząc dwa niezależne obwody: obwód cewki jednej pary biegunów i obwód drugiej pary biegunów.

Jeden z obwodów jest podłączony do stałego napięcia, w drugim wielkość i kierunek zmiany prądu. Dzięki temu włączeniu całkowity strumień magnetyczny oddziałujący z twornikiem można zmienić z sumy najwyższych wartości strumieni cewek dwóch obwodów na ich różnicę.

Cewki są połączone w taki sposób, że cały strumień magnetyczny zawsze przechodzi przez jedną parę biegunów. Dlatego reakcja twornika wpływa w mniejszym stopniu niż wtedy, gdy strumień magnetyczny wszystkich biegunów jest osłabiony.W ten sposób można sterować wszystkimi wielobiegunowymi silnikami prądu stałego z uzwojeniem twornika falowego. Jednocześnie osiągana jest stabilna praca silnika w znacznym zakresie prędkości.

Sterowanie prędkością silników prądu stałego poprzez zmianę napięcia wejściowego wymaga zastosowania specjalnych obwodów.

Silniki prądu stałego w porównaniu do silników asynchronicznych są znacznie cięższe i kilkukrotnie droższe. Sprawność tych silników jest mniejsza, a ich działanie bardziej skomplikowane.

Zakłady przemysłowe pobierają energię z prądu trójfazowego i do uzyskania prądu stałego potrzebne są specjalne przetwornice. Wynika to z dodatkowych strat energii. Głównym powodem stosowania silników prądu stałego o wzbudzeniu równoległym do napędu maszyn do obróbki skrawaniem jest możliwość praktycznie bezstopniowej i ekonomicznej regulacji ich prędkości obrotowej.

W budowie maszyn stosuje się kompletne napędy z prostownikami i silnikiem prądu stałego o wzbudzeniu równoległym (rys. 1). Poprzez reostat komputerowy zmienia się prąd wzbudzenia silnika elektrycznego, zapewniając prawie bezstopniową regulację jego prędkości obrotowej w zakresie 2: 1. W skład zestawu napędowego wchodzi reostat rozruchowy RP, a także wyposażenie ochronne, na ryc. 1 nie jest pokazany.

Ryż. 1. Schemat napędu prądu stałego z prostownikiem

VProstowniki olejowe transformatorowe (B1 — B6) wraz z całym osprzętem umieszczone są w szafie sterowniczej, aw dogodnym miejscu serwisowym zainstalowany jest opornik komputerowy.