Controle de velocidade de um motor DC

Da equação característica eletromecânica motor permanente excitação independente, segue-se que existem três maneiras possíveis de controlar sua velocidade angular:

1) regulação alterando o valor da resistência do reostato no circuito da armadura,

2) regulação alterando o fluxo de excitação do motor F,

3) ajuste alterando a tensão aplicada ao enrolamento da armadura do motor U... A corrente do circuito de armadura AzI e o momento M desenvolvido pelo motor dependem apenas da magnitude da carga em seu eixo.

Considere o primeiro método de controlar a velocidade de um motor CC alterando a resistência no circuito da armadura ... O diagrama do circuito do motor para este caso é mostrado na Fig. 1, e as características eletromecânicas e mecânicas são mostradas na Fig. 2, a.

Arroz. 1. Diagrama de circuito de um motor DC com excitação independente

Arroz. 2. Características mecânicas de um motor CC em diferentes resistências de circuito de armadura (a) e tensões (b)

Ao alterar a resistência do reostato no circuito da armadura, é possível em carga nominal obter diferentes velocidades angulares do motor elétrico por características artificiais - ω1, ω2, ω3.

Vamos analisar este método de controle de velocidade angular de motores DC usando os principais indicadores técnicos e econômicos. Como esse método de ajuste altera a rigidez das características em uma ampla faixa, em velocidades abaixo da metade da nominal, a estabilidade da operação do motor se deteriora drasticamente. Por esta razão, a faixa de controle de velocidade é limitada (e = 2 — H).

Com este método, a velocidade pode ser reduzida a partir da básica, o que é comprovado pelas características eletromecânicas e mecânicas. É difícil garantir alta suavidade de regulação, uma vez que será necessário um número significativo de etapas de controle e um número correspondentemente grande de contatores. O uso total do motor para corrente (aquecimento) neste caso é obtido com regulação de torque de carga constante.

A desvantagem deste método é a presença de perdas de potência significativas durante o ajuste, que são proporcionais à mudança relativa na velocidade angular. A vantagem do método considerado de controle de velocidade angular é a simplicidade e confiabilidade do circuito de controle.

Dadas as altas perdas no reostato em baixas velocidades, esse método de controle de velocidade é usado para acionamentos com ciclos de trabalho curtos e intermitentes.

No segundo método, o controle da velocidade angular dos motores DC de excitação independente é realizado alterando a magnitude do fluxo magnético devido à introdução de um reostato adicional no circuito do enrolamento de excitação. Quando o fluxo é enfraquecido, a velocidade angular do motor sob carga e em marcha lenta aumenta e, quando a taxa de fluxo aumenta, ela diminui. É praticamente possível alterar a velocidade apenas para cima devido à saturação do motor.

À medida que a velocidade aumenta enfraquecendo o fluxo, o torque permitido do motor DC muda de acordo com a lei da hipérbole, enquanto a potência permanece constante. Faixa de controle de velocidade para este método e = 2 — 4.

As características mecânicas para diferentes valores de fluxo do motor são mostradas na Fig. 2i e 2, b, onde se pode observar que as características dentro da corrente nominal possuem um alto grau de rigidez.

Os enrolamentos de campo de motores CC com excitação independente têm indutância significativa. Portanto, com uma mudança na resistência do reostato no circuito do enrolamento de campo, a corrente e, portanto, o fluxo mudarão exponencialmente. A este respeito, o controle de velocidade angular será executado sem problemas.

As principais vantagens deste método de controle de velocidade são sua simplicidade e alta eficiência.

Este método de controle é utilizado em acionamentos como auxiliar, proporcionando um aumento na velocidade de marcha lenta do mecanismo.

A terceira maneira de controlar a velocidade é alterar a tensão aplicada ao enrolamento da armadura do motor.A velocidade angular de um motor DC, independentemente da carga, varia em proporção direta à tensão aplicada à armadura. Como todas as características de controle são rígidas e seu grau de rigidez permanece inalterado para todas as características, a operação do motor é estável em todas as velocidades angulares e, portanto, uma ampla faixa de controle de velocidade é fornecida independentemente da carga. Essa faixa é 10 e pode ser estendida por esquemas de controle especiais.

Com este método, a velocidade angular pode ser diminuída e aumentada em relação à básica. A aceleração é limitada pelas capacidades da fonte de tensão CA e pelo Unômero do motor.

Se a fonte de alimentação fornecer a capacidade de variar continuamente a tensão aplicada ao motor, o controle de velocidade do motor será suave.

Este método de controle é econômico porque o controle de velocidade angular de um motor CC de excitação independente é realizado sem perdas de energia adicionais no circuito de alimentação da armadura. Para todos os indicadores acima, este método de regulação é o melhor em comparação com o primeiro e o segundo.