Искусственные характеристики ДПТ НВ

Искусственные характеристики являются элементом управления двигателем.

Уравнения механической характеристики двигателя:

(1)

Откуда

(2)

Так как , тогда из (1)

(3)

Частота вращения пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна потоку.

Если из (2) определить

(4), то подставляя (3) в (2), получаем

- механическая характеристика двигателя

(5)

Назовем естественной характеристику (5), получаемую при паспортных параметрах питания двигателя: , ,

Типовая схема включения:

ТП – тиристорный преобразователь (позволяет изменять возбуждение двигателя).

Способы формирования искусственных характеристик:

1. искусственные характеристики путем изменения напряжения якоря. Требуется регулируемый источник ТП1.

2. искусственные характеристики при регулировании сопротивления якоря R_{доб я}

3. управление возбуждением. Требуется регулируемый возбудительТП2, либо добавочное сопротивление R_{доб в}

2.3.1. Искусственные характеристики путем изменения напряжения якоря

Пусть схема управления двигателем ДПТ НВ соответствует выше приведенной, причем U_ув=const и Ф=const, R_доб=0. Uyя=var, т.е есть возможность управления напряжением якоря U_я=var.

Проанализируем уравнение механической характеристики ω(М) (5).

Видно, что от U_я зависит только скорость идеального холостого хода ω₀. Поэтому в уравнении прямой линии, которую представляет (5) координатах (ω,М), при U_я=var изменяется только начальная ордината ω_0i. Наклон прямой, определяемой жесткостью β, не зависит от U_я.

Отсюда следует: при изменении напряжения регулировочные характеристики располагаются параллельно друг другу и естественной характеристике, т. е. имеют одинаковую жесткость, что определяет высокую стабильность угловой скорости, свойственную естественной характеристике.

U₃<U₂<U₁<U_{я ном}, ; β=const

Этим способом можно обеспечить пуск двигателя, задав малое напряжение и повышая его.

М_доп – допустимый момент двигателя.

Плавность регулирования определяется плавностью изменения напряжения питания и обычно характеризуется значением коэффициента плавности (см далее).

Коэффициент полезного действия двигателя в данном случае (без учета потерь на возбуждение) равен отношению фактической угловой скорости двигателя к угловой скорости идеального холостого хода на заданной характеристике. Потери мощности в якорной цепи при постоянном моменте нагрузки остаются неизменными при регулировании угловой скорости и равными потерям при работе на естественной характеристике (п.2.2). Но поскольку полезная мощность по мере снижения угловой скорости уменьшается, то и КПД двигателя падает. Вследствие малых потерь мощности в цепи якоря этот способ регулирования скорости является экономичным. Однако для полной оценки экономичности необходимо учитывать потери мощности еще в устройстве, посредством которого регулируется напряжение на якоре двигателя, и затраты на это устройство.

Регулирование угловой скорости осуществляется вниз от основной, так как напряжение, прикладываемое к якорю, в большинстве случаев может изменяться только вниз от номинального. Эту зону механической характеристики называют I зоной, а привод – однозонным (см. п. 2.3.3)

Допустимый момент без учета ухудшений условий вентиляции со снижением угловой скорости остается постоянным, так как допустимый ток якоря равен номинальному, а поток при независимом возбуждении остается неизменным (номинальным). Поэтому этот способ наиболее подходит для привода рабочих машин типа постоянный момент.

Достоинства:

постоянная жесткость механической характеристики (одинаковое падение скорости под нагрузкой при различных U_я);

величина потерь в якорной цепи также постоянна на различных характеристиках (но и уменьшить потери дальше нельзя);

высокая точность стабилизации скорости.