Điều khiển tốc độ động cơ DC

Từ phương trình đặc tính cơ điện động cơ vĩnh cửu kích thích độc lập, suy ra có ba cách khả thi để kiểm soát vận tốc góc của nó:

1) điều chỉnh bằng cách thay đổi giá trị điện trở của biến trở trong mạch phần ứng,

2) điều chỉnh bằng cách thay đổi từ thông kích thích của động cơ F,

3) điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ U... Dòng điện phần ứng AzI và mômen M do động cơ tạo ra chỉ phụ thuộc vào độ lớn của tải trọng trên trục của nó.

Hãy xem xét phương pháp đầu tiên để điều khiển tốc độ của động cơ DC bằng cách thay đổi điện trở trong mạch phần ứng ... Sơ đồ mạch động cơ cho trường hợp này được hiển thị trong Hình. 1, và các đặc tính cơ điện và cơ học được thể hiện trong Hình. 2, một.

Cơm. 1. Sơ đồ mạch điện động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Cơm. 2. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều ở các điện trở mạch phần ứng khác nhau (a) và điện áp (b)

Bằng cách thay đổi điện trở của biến trở trong mạch phần ứng, ở mức tải danh định, có thể thu được các tốc độ góc khác nhau của động cơ điện theo các đặc tính nhân tạo — ω1, ω2, ω3.

Hãy phân tích phương pháp điều khiển vận tốc góc của động cơ điện một chiều này bằng các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật chính. Do phương pháp điều chỉnh này làm thay đổi độ cứng của các đặc tính trong một phạm vi rộng, nên ở tốc độ dưới một nửa định mức, độ ổn định hoạt động của động cơ giảm đi rõ rệt. Vì lý do này, phạm vi điều khiển tốc độ bị hạn chế (e = 2 — H).

Với phương pháp này, tốc độ có thể được điều chỉnh xuống so với tốc độ cơ bản, điều này đã được chứng minh bằng các đặc tính cơ và điện. Rất khó để đảm bảo độ trơn tru cao của quy định, vì sẽ cần một số lượng đáng kể các bước điều khiển và một số lượng lớn công tắc tơ tương ứng. Việc sử dụng toàn bộ động cơ cho dòng điện (sưởi ấm) trong trường hợp này đạt được với điều chỉnh mô-men xoắn tải không đổi.

Nhược điểm của phương pháp này là có tổn thất công suất đáng kể trong quá trình điều chỉnh, tỷ lệ thuận với sự thay đổi tương đối của vận tốc góc. Ưu điểm của phương pháp điều khiển vận tốc góc được xem xét là sự đơn giản và độ tin cậy của mạch điều khiển.

Do tổn thất cao trong bộ biến trở ở tốc độ thấp, phương pháp điều khiển tốc độ này được sử dụng cho các ổ đĩa có chu kỳ làm việc ngắn hạn và ngắn hạn không liên tục.

Trong phương pháp thứ hai, việc kiểm soát vận tốc góc của động cơ DC kích thích độc lập được thực hiện bằng cách thay đổi độ lớn của từ thông do đưa thêm một biến trở vào mạch của cuộn dây kích thích. Khi dòng chảy yếu đi, vận tốc góc của động cơ cả khi có tải và ở tốc độ không tải đều tăng lên, và khi tốc độ dòng chảy tăng lên thì nó giảm xuống. Thực tế chỉ có thể thay đổi tốc độ lên do động cơ bão hòa.

Khi tốc độ tăng lên bằng cách làm suy yếu từ thông, mô-men xoắn cho phép của động cơ DC thay đổi theo định luật hyperbola, trong khi công suất không đổi. Phạm vi kiểm soát tốc độ cho phương pháp này e = 2 — 4.

Các đặc tính cơ học cho các giá trị khác nhau của từ thông động cơ được thể hiện trong hình. 2i và 2, b, từ đó có thể thấy đặc tính nằm trong dòng định mức có độ cứng cao.

Cuộn kích từ của động cơ DC kích từ độc lập có độ tự cảm đáng kể. Do đó, với một bước thay đổi điện trở của biến trở trong mạch cuộn dây trường, dòng điện và do đó từ thông sẽ thay đổi theo cấp số nhân. Về vấn đề này, việc kiểm soát vận tốc góc sẽ được thực hiện trơn tru.

Ưu điểm chính của phương pháp kiểm soát tốc độ này là tính đơn giản và hiệu quả cao.

Phương pháp điều khiển này được sử dụng trong các ổ đĩa như một phương tiện phụ trợ, giúp tăng tốc độ không tải của cơ chế.

Cách thứ ba để điều khiển tốc độ là thay đổi điện áp đặt vào cuộn dây phần ứng của động cơ.Vận tốc góc của động cơ DC, bất kể tải, thay đổi tỷ lệ thuận với điện áp đặt vào phần ứng. Do tất cả các đặc tính điều khiển đều cứng và mức độ cứng của chúng không thay đổi đối với tất cả các đặc tính, nên hoạt động của động cơ ổn định ở mọi vận tốc góc và do đó, phạm vi điều khiển tốc độ rộng được cung cấp bất kể tải trọng. Phạm vi này là 10 và có thể được mở rộng bằng các chương trình kiểm soát đặc biệt.

Với phương pháp này, vận tốc góc có thể giảm và tăng so với phương pháp cơ bản. Khả năng tăng tốc bị giới hạn bởi khả năng của nguồn điện áp xoay chiều và Unomer của động cơ.

Nếu nguồn điện cung cấp khả năng thay đổi liên tục điện áp đặt vào động cơ thì việc điều khiển tốc độ động cơ sẽ trơn tru.

Phương pháp điều khiển này là kinh tế vì việc điều khiển vận tốc góc của động cơ DC kích thích độc lập được thực hiện mà không có tổn thất công suất bổ sung trong mạch cung cấp phần ứng. Đối với tất cả các chỉ số trên, phương pháp điều chỉnh này là tốt nhất so với phương pháp thứ nhất và thứ hai.