Drehzahlregelung parallel erregter Motoren

Rotationsfrequenz Gleichstrommotoren kann auf drei Arten geändert werden: durch Änderung des Widerstands des r-ten Ankerkreises, Änderung des Magnetflusses Ф, Änderung der dem Motor zugeführten Spannung U.

Die erste Methode wird selten verwendet, da sie unwirtschaftlich ist, die Steuerung der Drehzahl nur unter Last ermöglicht und die Verwendung mechanischer Eigenschaften mit unterschiedlichen Steigungen erzwingt. Bei dieser Regelung wird die Drehmomentgrenze konstant gehalten. Der magnetische Fluss ändert sich nicht und man geht davon aus, dass dies ungefähr der Fall ist Stromstärke, bestimmt durch die dauerhaft zulässige Motorerwärmung, bei allen Drehzahlen gleich ist, dann muss auch das maximal zulässige Drehmoment bei allen Drehzahlen gleich sein.

Drehzahlgeregelte Gleichstrommotoren mit paralleler Erregung und Änderung des Magnetflusses erfreuen sich großer Beliebtheit. Der Durchfluss kann mit einem Rheostat verändert werden. Wenn der Widerstand dieses Rheostaten zunimmt, nehmen der Erregerstrom und der magnetische Fluss ab und die Rotationsfrequenz steigt.Jeder verringerte Wert des magnetischen Flusses Ф entspricht erhöhten Werten von n0 und b.

Also mit der Schwächung des magnetischen Flusses mechanische Eigenschaften sind gerade Linien, die über dem natürlichen Merkmal liegen, nicht parallel dazu, und mit größerer Neigung entsprechen die kleineren Flüsse. Ihre Anzahl hängt von der Anzahl der Rheostatkontakte ab und kann recht groß sein. Auf diese Weise kann die Regelung der Drehzahl durch Schwächung des Flusses praktisch stufenlos erfolgen.

Wenn wir wie zuvor davon ausgehen, dass die maximal zulässige Stromstärke bei allen Geschwindigkeiten gleich ist, dann ist P = const

Daher bleibt bei der Drehzahlanpassung durch Änderung des magnetischen Flusses die maximal zulässige Leistung des Motors bei allen Drehzahlen konstant. Die Drehmomentgrenze ändert sich proportional zur Drehzahl. Mit steigender Motordrehzahl führt die Schwächung des Feldes zu einer Vergrößerung des Funkens unter den Bürsten aufgrund einer Erhöhung des reaktiven e. und andere. mit in den betroffenen Abschnitten des Motors induziert.

Wenn der Motor mit reduziertem Fluss läuft, verringert sich die Betriebsstabilität, insbesondere wenn die Belastung der Motorwelle variabel ist. Bei einem kleinen Flusswert ist eine entmagnetisierende Wirkung der Ankerreaktion festzustellen. Da der Entmagnetisierungseffekt durch die Größe des Ankerstroms des Elektromotors bestimmt wird, ändert sich bei Laständerungen die Drehzahl des Motors stark. Um die Betriebsstabilität zu erhöhen, werden parallelerregte Motoren mit variabler Drehzahl üblicherweise mit einer schwachen Reihenfeldwicklung geliefert, deren Fluss die entmagnetisierende Wirkung der Ankerreaktion teilweise kompensiert.

Motoren, die für höhere Drehzahlen ausgelegt sind, müssen über eine erhöhte mechanische Festigkeit verfügen. Bei hohen Geschwindigkeiten nehmen Motorvibrationen und Betriebsgeräusche zu. Diese Gründe begrenzen die maximale Drehzahl des Elektromotors. Auch die niedrigere Geschwindigkeit hat eine gewisse praktische Grenze.

Das Nenndrehmoment bestimmt die Größe und die Kosten von Gleichstrommotoren (sowie von Asynchronmotoren). Durch die Reduzierung der kleinsten, in diesem Fall Nenndrehzahl, des Motors bei einer bestimmten Leistung erhöht sich sein Nenndrehmoment. Dadurch wird die Motorgröße vergrößert.

In Industriebetrieben werden am häufigsten Motoren mit Verstellbereich eingesetzt

Um den Bereich der Drehzahlregelung durch Änderung des Magnetflusses zu erweitern, wird manchmal ein spezieller Motorerregerkreis verwendet, der es ermöglicht, die Kommutierung zu verbessern und den Einfluss der Ankerreaktion bei hohen Motordrehzahlen zu reduzieren. Die Versorgung der Spulen der beiden Polpaare wird aufgeteilt, so dass zwei unabhängige Stromkreise entstehen: der Spulenstromkreis des einen Polpaars und der Stromkreis des anderen Polpaars.

Einer der Stromkreise ist an eine konstante Spannung angeschlossen, im anderen ändern sich Größe und Richtung des Stroms. Durch diese Einbeziehung kann der gesamte mit dem Anker wechselwirkende Magnetfluss von der Summe der höchsten Werte der Flüsse der Spulen der beiden Stromkreise bis zu deren Differenz verändert werden.

Die Spulen sind so verschaltet, dass der volle magnetische Fluss immer durch ein Polpaar fließt. Daher wirkt sich die Ankerreaktion in geringerem Maße aus als wenn der magnetische Fluss aller Pole geschwächt wird.Damit können alle mehrpoligen Gleichstrommotoren mit Wellenankerwicklung angesteuert werden. Gleichzeitig wird ein stabiler Betrieb des Motors in einem erheblichen Drehzahlbereich erreicht.

Die Steuerung der Drehzahl von Gleichstrommotoren durch Änderung der Eingangsspannung erfordert den Einsatz spezieller Schaltkreise.

Gleichstrommotoren sind im Vergleich zu Asynchronmotoren deutlich schwerer und um ein Vielfaches teurer. Der Wirkungsgrad dieser Motoren ist geringer und ihre Bedienung komplizierter.

Industrieanlagen beziehen ihren Strom aus Drehstrom und für die Gewinnung von Gleichstrom sind spezielle Umrichter erforderlich. Dies ist auf zusätzliche Energieverluste zurückzuführen. Der Hauptgrund für den Einsatz von Gleichstrommotoren mit Parallelerregung zum Antrieb von Zerspanungsmaschinen ist die Möglichkeit einer praktisch stufenlosen und wirtschaftlichen Regelung ihrer Drehzahl.

Im Maschinenbau werden Komplettantriebe mit Gleichrichtern und einem parallel erregten Gleichstrommotor eingesetzt (Abb. 1). Durch den Computer-Rheostat wird der Erregerstrom des Elektromotors verändert, wodurch eine nahezu stufenlose Regelung seiner Drehzahl im Bereich von 2:1 ermöglicht wird. Das Antriebsset umfasst einen Anlaufrheostat RP sowie Schutzausrüstung, in Abb. 1 wird nicht angezeigt.

Reis. 1. Schema eines Gleichstromantriebs mit Gleichrichter

VDie Ölgleichrichter des Transformators (B1 – B6) und alle Geräte sind in einem Schaltschrank untergebracht, und ein Computer-Rheostat ist an einem geeigneten Wartungsort installiert.