Drehzahlregelung eines Gleichstrommotors
Aus der elektromechanischen Kennliniengleichung Permanenter Motor Unabhängige Anregung, daraus folgt, dass es drei Möglichkeiten gibt, seine Winkelgeschwindigkeit zu steuern:
1) Regelung durch Änderung des Widerstandswertes des Rheostaten im Ankerkreis,
2) Regelung durch Änderung des Erregerflusses des Motors F,
3) Einstellung durch Änderung der an der Ankerwicklung des Motors anliegenden Spannung U... Ankerstrom Strom AzI und das vom Motor entwickelte Moment M hängen nur von der Größe der Belastung seiner Welle ab.
Betrachten Sie die erste Methode zur Steuerung der Drehzahl eines Gleichstrommotors durch Änderung des Widerstands im Ankerkreis ... Das Motorschaltbild für diesen Fall ist in Abb. dargestellt. 1, und die elektromechanischen und mechanischen Eigenschaften sind in Abb. dargestellt. 2, a.
Reis. 1. Schaltplan eines Gleichstrommotors mit unabhängiger Erregung
Reis. 2. Mechanische Eigenschaften eines Gleichstrommotors bei verschiedenen Ankerkreiswiderständen (a) und Spannungen (b)
Durch Ändern des Widerstands des Rheostaten im Ankerkreis ist es bei Nennlast möglich, durch künstliche Kennlinien unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten des Elektromotors zu erhalten – ω1, ω2, ω3.
Lassen Sie uns diese Methode zur Steuerung der Winkelgeschwindigkeit von Gleichstrommotoren anhand der wichtigsten technischen und wirtschaftlichen Indikatoren analysieren. Da diese Einstellmethode die Steifigkeit der Kennlinie in einem weiten Bereich verändert, verschlechtert sich die Stabilität des Motorbetriebs bei Drehzahlen unter der Hälfte der Nenndrehzahl stark. Aus diesem Grund ist der Drehzahlregelbereich begrenzt (e = 2 — H).
Mit dieser Methode kann die Geschwindigkeit gegenüber der Grundgeschwindigkeit heruntergeregelt werden, was durch die elektromechanischen und mechanischen Eigenschaften belegt wird. Es ist schwierig, eine hohe Gleichmäßigkeit der Regelung sicherzustellen, da eine erhebliche Anzahl von Steuerschritten und entsprechend viele Schütze erforderlich sind. Die volle Nutzung des Motors für den Strom (Heizung) wird in diesem Fall durch eine konstante Lastmomentregelung erreicht.
Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass bei der Verstellung erhebliche Leistungsverluste auftreten, die proportional zur relativen Änderung der Winkelgeschwindigkeit sind. Der Vorteil der betrachteten Methode der Winkelgeschwindigkeitsregelung liegt in der Einfachheit und Zuverlässigkeit des Regelkreises.
Aufgrund der hohen Verluste im Rheostat bei niedrigen Drehzahlen wird diese Art der Drehzahlregelung bei Antrieben mit Kurzzeit- und Aussetz-Kurzzeit-Einschaltdauer eingesetzt.
Bei der zweiten Methode erfolgt die Steuerung der Winkelgeschwindigkeit von Gleichstrommotoren mit unabhängiger Erregung durch Änderung der Größe des Magnetflusses durch Einführung eines zusätzlichen Rheostats in den Stromkreis der Erregerwicklung. Bei Abschwächung der Strömung erhöht sich die Winkelgeschwindigkeit des Motors sowohl unter Last als auch im Leerlauf, bei steigender Strömungsgeschwindigkeit nimmt sie ab. Aufgrund der Sättigung des Motors ist es praktisch möglich, die Drehzahl nur nach oben zu ändern.
Wenn die Drehzahl durch Abschwächung des Flusses zunimmt, ändert sich das zulässige Drehmoment des Gleichstrommotors gemäß dem Hyperbelgesetz, während die Leistung konstant bleibt. Geschwindigkeitsregelbereich für diese Methode e = 2 — 4.
Die mechanischen Eigenschaften für verschiedene Werte des Motorflusses sind in Abb. dargestellt. 2i und 2, b, aus denen ersichtlich ist, dass die Kennlinien innerhalb des Nennstroms eine hohe Steifigkeit aufweisen.
Die Feldwicklungen unabhängig erregter Gleichstrommotoren weisen eine erhebliche Induktivität auf. Daher ändern sich bei einer sprunghaften Änderung des Widerstands des Rheostaten im Feldwicklungskreis der Strom und damit der Fluss exponentiell. In dieser Hinsicht wird die Winkelgeschwindigkeitssteuerung reibungslos durchgeführt.
Die Hauptvorteile dieser Geschwindigkeitsregelungsmethode sind ihre Einfachheit und hohe Effizienz.
Diese Steuermethode wird in Antrieben als Hilfsmittel verwendet und sorgt für eine Erhöhung der Leerlaufdrehzahl des Mechanismus.
Die dritte Möglichkeit, die Geschwindigkeit zu steuern, besteht darin, die an die Ankerwicklung des Motors angelegte Spannung zu ändern.Die Winkelgeschwindigkeit eines Gleichstrommotors variiert unabhängig von der Last direkt proportional zur an den Anker angelegten Spannung. Da alle Steuereigenschaften starr sind und ihr Steifigkeitsgrad bei allen Eigenschaften unverändert bleibt, ist der Motorbetrieb bei allen Winkelgeschwindigkeiten stabil und daher ist unabhängig von der Last ein breiter Bereich der Geschwindigkeitssteuerung gewährleistet. Dieser Bereich beträgt 10 und kann durch spezielle Steuerungsschemata erweitert werden.
Mit dieser Methode kann die Winkelgeschwindigkeit relativ zur Grundgeschwindigkeit verringert und erhöht werden. Die Beschleunigung wird durch die Fähigkeiten der Wechselspannungsquelle und die Unomer des Motors begrenzt.
Wenn die Stromquelle die Möglichkeit bietet, die an den Motor angelegte Spannung kontinuierlich zu variieren, erfolgt die Steuerung der Motorgeschwindigkeit gleichmäßig.
Diese Regelungsmethode ist wirtschaftlich, da die Winkelgeschwindigkeitsregelung eines unabhängig erregten Gleichstrommotors ohne zusätzliche Leistungsverluste im Ankerversorgungskreis erfolgt. Für alle oben genannten Indikatoren ist diese Regulierungsmethode im Vergleich zur ersten und zweiten die beste.