10. Пояснити, чому дпс з нз неможна підключати до мережі без додаткових опорів.

11. Пояснити вигляд штучних статичних характеристик ДПС з НЗ при R_дод = var

Керування швидкістю за рахунок увімкнення додаткового резистора в коло якоря в теперішній час використовується рідко, так як пов'язане зі значними втратами енергії. Опір додаткового резистора за умовою комутації значного струму якоря змінюється не плавно, а ступенево шляхом закорочування секцій реостата R₁-R₃ за допомогою силових контактів K₁-K₃ відповідних контакторів схеми керування, рис.2.21.

Рис.2.21.

Обмотки якоря та збудження увімкнено на номінальні напруги. Згідно (2.10) швидкість ідеального холостого ходу ₀ не залежить від опору якірного кола , тому всі штучні характеристики проходять через цю точку, рис.2.22. Жорсткість механічних характеристик (2.11) та момент короткого замикання М_кз зменшуються із збільшенням опору додаткового резистора R_д.

Рис.2.22.

Усталені швидкості __ в робочих точках визначаються навантаженням, тобто статичним моментом М_с.

Перевагою способу керування є простота його реалізації. Недоліки полягають у зміні швидкості тільки ступенево, зменшенні жорсткості штучних механічних характеристик і відповідному збільшенні втрат

(2.20)

12. Пояснити вигляд штучних статичних характеристик ДПС з НЗ при U_я = var.

Керування швидкістю здійснюється зміною напруги завдання U_завд, якій пропорційна напруга якоря U, що надходить від перетворювача. Силовий перетворювач не є ідеальним і має внутрішній опір R_п, тому напруга якоря дорівнює

. (2.15)

Після підстановки виразу (2.15) у рівняння механічної характеристики двигуна (2.7) отримується рівняння механічної характеристики для випадку живлення обмотки якоря від силового перетворювача

. (2.16)

З рівняння (2.16) видно, що жорсткість характеристики зменшилася в порівнянні з (2.11), так як знаменник збільшився на величину внутрішнього опору перетворювача

. (2.17)

При керуванні швидкістю ЕРС перетворювача Е_п змінюється від нуля і до максимального значення Е_пmax. При цьому ЕРС не впливає на жорсткість штучних механічних характеристик (2.17), тому всі вони паралельні між собою, а швидкість ідеального холостого ходу (2.16) змінюється пропорційно ЕРС перетворювача. Сімейство відповідних штучних механічних характеристик та природна характеристика двигуна представлені на рис.2.16. Робочі точки на кожній характеристиці визначаються перетином із прямою статичного моменту М_с.

Перевагами способу керування є плавна зміна швидкості від нуля і до _max при незмінній жорсткості характеристик та високому ККД усієї системи. Найчастіше максимальна швидкість дорівнює номінальній _max=_н і визначається стійкістю електричної ізоляції обмотки якоря. Область зміни швидкості двигуна від нуля і до номінальної називається “перша зона керування”. У всій цій області тривалий допустимий момент двигуна дорівнює номінальному, бо момент не залежить від ЕРС перетворювача М_доп=СФ_нІ_н=М_н, тому цей спосіб керування швидкістю називається “керування з постійним моментом”. Недоліками є відносна складність та висока вартість перетворювача. Крім того, при незначних навантаженнях, тобто при незначних струмах якоря, може виникнути режим переривистих струмів, обумовлених пульсуючим характером ЕРС перетворювача. Це призводить також до погіршення умов роботи колектора та генерації перешкод до мережі. Указані недоліки визначаються якістю силового перетворювача.

13. Пояснити вигляд штучних статичних характеристик ДПС з НЗ при Ф = var

Зменшення магнітного потоку призводить до пропорційного збільшення швидкості ідеального холостого ходу (2.10) та до зменшення моменту короткого замикання М_кз, а також до зменшення у квадраті від потоку жорсткості характеристик . Сімейство штучних механічних характеристик представлено на рис:

Характерним для штучних електромеханічних характеристик (2.6) є незмінне значення струму короткого замикання І_кз=U_н/R_я, тому всі характеристики проходять через одну точку, рис:

Перевагами способу керування є плавна зміна швидкості з невеликими втратами на керування, так як потужність кола збудження на порядок менша потужності якірного кола. Діапазон керування швидкості складає 3-5.

Недоліками є можливість керування швидкістю тільки вище за номінальну (при номінальній напрузі якоря), зменшення жорсткості характеристик і допустимого тривалого моменту нижче номінального так як Ф<Ф_н, тому двигун можна навантажувати не на повний момент. Проте, допустима тривала потужність залишається незмінною

(2.19)

і двигун можна навантажувати на повну потужність, тому цей спосіб керування швидкістю називається “керування з постійною потужністю”.