Вопрос о выборе электродвигателей постоянного тока чаще всего возникает в тех случаях, когда привод является регулируемым и, следовательно, к электродвигателю предъявляется требование изменения скорости вращения в определенных пределах.
Известно, что электродвигатели постоянного тока дают значительно большие возможности регулирования скорости вращения, чем электродвигатели переменного тока. Хотя, в последнее время, использование в электроприводе электронных частотных преобразователей позволяет и асинхронные двигатели также использовать в регулируемых приводах. Вполне возможно, что уже в ближайшем будущем частотно-регулируемые асинхронные двигатели почти полностью заменят двигатели постоянного тока.
У электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением можно просто и экономично достичь регулирования скорости в пределах 1 : 3 и даже более, при питании же электродвигателей от собственных генераторов (например при системе "генератор — двигатель" или системе "согласного и встречного включения") регулирование становится возможным в еще более широких пределах (1 : 10 и выше). При применении квадратичных систем можно довести пределы регулирования до 1 : 150 и более.
Постоянный ток имеет также некоторые преимущества для безмаховичного привода с ударной нагрузкой, а в некоторых случаях и для подъемно-транспортных устройств, если требуются большие пусковые моменты и автоматическое регулирование скорости в зависимости от величины поднимаемого груза.
Имея в виду положительные свойства электродвигателей постоянного тока, следует учитывать и серьезные недостатки их по сравнению с электродвигателями переменного тока, а именно:
а) необходимость в источниках постоянного тока, что требует специальных преобразовательных устройств,
б) большую стоимость самих электродвигателей и аппаратуры,
в) большие размеры и вес,
г) большую сложность эксплуатации.
Таким образом, как капитальные затраты, так и эксплуатационные расходы при электродвигателях постоянного тока значительно возрастают, вследствие чего применение последних может быть обосновано только особенностями привода.
Для регулируемых (в широких пределах) приводов при постоянном токе применяются, в основном, электродвигатели с параллельным возбуждением, а в отдельных случаях, когда требуется смягчение характеристики, электродвигатели со смешанным возбуждением. Смотрите: Схемы электродвигателей постоянного тока и их характеристики
Электродвигатели постоянного тока с последовательным возбуждением находят себе применение лишь в сложных подъемно-транспортных устройствах.
Регулирование скорости электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением может быть осуществлено или изменением подводимого напряжения, или изменением величины магнитного потока. Изменение напряжения реостатом в цепи якоря является неэкономичным, так как потери при этом возрастают пропорционально степени регулирования. Поэтому такой способ регулирования допустим лишь для отдельных приводов малой мощности.
Предел регулирования при этом невелик, так как чрезмерное снижение оборотов приводит к неустойчивой работе электродвигателя. Наиболее экономичным является регулирование, получаемое путем изменения напряжения, подводимого к электродвигателю.
Известны две системы регулирования по этому способу.
-
с одним регулируемым генератором (система "регулируемый генератор — двигатель"),
-
с двумя регулируемыми генераторами (система "согласного — встречного включения").
Обе системы в равной степени позволяют осуществлять изменение напряжения на зажимах рабочего электродвигателя в широких пределах от 0 до Uном„ а следовательно, в широких пределах и плавно менять скорость вращения. Некоторым преимуществом первой системы следует считать меньшую стоимость как генераторов, так и коммутационной аппаратуры.
Регулирование скорости вращения электродвигателя постоянного тока параллельным возбуждением путем изменения магнитного потока осуществимо только "вверх", в пределах не свыше 1 :3 (реже 1:4). При необходимости иметь более широкие пределы регулирования (1:5, 1 : 10) приходится переходить на указанные выше системы регулирования напряжением. Для электродвигателей малой мощности находит применение смешанное регулирование напряжением и потоком.
Обычно система регулирования, а также тип и характеристика электродвигателей, определяются в проекте электропривода и, как правило, подлежат согласованию с электромашиностроительными предприятиями.
Допустимая перегрузка электродвигателей постоянного тока определяется условиями работы и составляет по моменту от 2 до 4, причем нижний предел относится к электродвигателям с параллельным, а верхний — к электродвигателям с последовательным возбуждением.
При выборе электродвигателей следует стремиться к тому, чтобы их число оборотов совпадало с оборотами рабочей машины. В этом случае возможно наиболее компактное непосредственное соединение машины с электродвигателем и отпадают потери мощности, неизбежные при устройстве зубчатых или гибких передач.
Электродвигатели постоянного тока нормальных серий изготовляются на номинальное число оборотов в минуту 1000, 1500 и 2000. Электродвигатели с числом оборотов менее 1000 применяются редко. При одинаковой мощности электродвигатели с более высоким числом оборотов имеют меньшие вес, габариты и стоимость, а также более высокие значения к. п. д.
Выбор двигателей постоянного тока по мощности осуществляется таким же образом, как и электродвигателей переменного тока. Выбор мощности двигателя должен производится в соответствии с характером нагрузок рабочей машины.