Elektromechanische Eigenschaften von Gleichstrommotoren
Gleichstrommotoren mit stufenloser Drehzahlregelung werden in Antrieben verschiedener Maschinen, Zerspanungsmaschinen und Anlagen eingesetzt. Zusammen mit der breiten Geschwindigkeitsregelung ermöglichen sie die Erzielung mechanischer Eigenschaften mit unterschiedlicher (erforderlicher) Steifigkeit.
Aus der Elektrotechnik ist bekannt, dass die Gleichung der mechanischen Eigenschaften [n = f (M)] geschrieben werden kann als
wobei die Koeffizienten Ce und Cm von den Konstruktionsdaten des Motors abhängen; U ist die Netzspannung; F ist der magnetische Fluss des Motors; R ist der Ankerkreiswiderstand.
Die Formel zeigt, dass bei konstanten U, R und F die mechanische Kennlinie des parallel erregten Motors eine Gerade ist (Abb.). Wenn im Ankerkreis keine Widerstände vorhanden sind, ist die mechanische Charakteristik natürlich (gerade Linie 1, Abb. A). Punkt A entspricht der Nenndrehzahl nNa, wird aber als ideale Leerlauffrequenz bezeichnet.Die Steifigkeit der Kennlinie wird durch den Widerstand des Motors R' bestimmt, der den Widerstand der Ankerwicklung, Zusatzpole, Kompensationswicklung, Bürsten umfasst. Der Einfluss des Widerstandes im Ankerkreis auf die Kennlinie wird durch die Geraden 2 und 3 veranschaulicht (siehe Abb. A).
Reis. 1. Mechanische Eigenschaften von Gleichstrommotoren: a – wenn sich der Widerstand im Rotorkreis ändert, b – wenn sich die Spannung im Anker des Gleichstrommotorkreises bei einer Änderung der unabhängigen Erregung ändert, c – wenn die Drehzahl gesteuert wird Manövrieren der Erregerwicklung des Motors mit Reihenerregung, d – mit verschiedenen Bremsmodi.
Die Formel ermöglicht es, den Einfluss von Spannung U und Fluss F abzuschätzen. Bei einer Änderung von U verschiebt sich die mechanische Kennlinie eines Motors mit unabhängiger Erregung parallel zur natürlichen (Abb. C); die Leerlaufdrehzahl bei konstantem R und U variiert umgekehrt mit dem Durchfluss.
Aus der Formel für n = 0 ergibt sich
d.h. Das Anlaufdrehmoment ist proportional zum Fluss.
Somit kann die Drehzahl des Motors durch Variieren des magnetischen Flusses und der an die Ankerwicklung angelegten Spannung durch Einführen von Widerständen in den Ankerkreis eingestellt werden.
Die Regelung der Motordrehzahl durch Änderung von F wird häufig verwendet, da die Regelung sanft und ohne große Energieverluste erfolgt und der Automatisierung unterliegt. Der Einstellbereich in Richtung Erhöhung der Rotationsfrequenz überschreitet nicht 1:4, er kann durch Einführung einer kleinen stabilisierenden Wicklung mit Reihenerregung zusammen mit der Wicklung zusätzlicher Pole erweitert werden.
Die Regelung der Drehzahl durch Änderung der an den Ankerkreis des Motors angelegten Spannung wird häufig bei unabhängig erregten Motoren verwendet (Abb. C). Derzeit werden Motoren mit einem Regelbereich von bis zu 1:8 hergestellt, der Bereich vergrößert sich bei Verwendung von Thyristor-Umrichtern.
Siehe zu diesem Thema: Motorbremsmodi mit paralleler Erregung