Регулирование скорости вращения двигателя изменением напряжения на якоре с помощью импульсных регуляторов напряжения

Регулирование напряжения на якоре можно осуществить импульсным методом, периодически подключая двигатель к источнику питания и отключая его. В период отключения двигатель продолжает работать за счёт запасенных кинетической и электромагнитной энергий (рис. 4.18) [1; 2; 14].

Рис. 4.18. Схема включения (а) и механические характеристики (б) ДПТ НВ

Рис. 4.19. Графики изменения напряжения и токов

Очевидно, что при подаче напряжения на двигатель ток замыкается по цепи якоря через источник (рис. 4.18, а). Параллельно якорю включается диод VD, который обеспечивает протекание тока по якорю в течение паузы. Ток протекает за счет ЭДС самоиндукции якоря, которая возникает при размыкании цепи. Кроме того, диод помогает избежать перенапряжения на якоре и существенно облегчает режимы коммутации ключа . За счет того, что ток по цепи якоря протекает непрерывно, существенно уменьшаются пульсации тока якоря (рис. 4.19).

Из всех видов импульсного регулирования обычно для управления Д используют широтно-импульсное. Оно характеризуется скважностью импульсов:

.

При этом частота импульсов остаётся постоянной. Среднее напряжение на якоре можем определить так:

.

В результате уравнение механической характеристики запишется следующим образом:

. (4.20)

Из этого выражения видно, что характеристики линейны и параллельны друг другу, а среднюю скорость можно легко регулировать, изменяя скважность импульсов. При этом жесткость достаточно высокая и соответственно высокая стабильность регулирования (рис. 4.18, б).

Недостатком этого метода является то, что при слишком большой паузе ток может уменьшиться до нуля и возникнет режим прерывистых токов, что приводит к нелинейности механических характеристик в заштрихованной области. В этом случае жесткость механических характеристик резко падает. Единственным способом борьбы с этим явлением является повышение частоты коммутации ключа . Она составляет 800-1200 Гц. Увеличению ее препятствует рост потерь в ключе и динамические параметры ключа.

Обычно для реализации этого способа используются тиристорные или транзисторные ключи. При включении Д по схеме представленной на рисунке (4.18, а), он может работать только в первом квадранте ( - режим динамического торможения). Реверсирование Д возможно лишь за счет обмотки возбуждения. В настоящее время разработан ряд схем, позволяющих при импульсном регулировании напряжения обеспечить работу Д во всех четырех квадрантах, осуществлять реверсирование за счет изменения тока в цепи якоря. Этот способ получил широкое распространение в связи с его простотой, малой инерционностью привода. Широкое распространение получил этот метод в маломощных приводах, особенно при использовании автономных источников постоянного тока (аккумуляторов).