Генераторна система — DC двигател
Различните машинни инструменти често изискват безстепенен контрол на скоростта на задвижване в по -широк диапазон от тези, които могат да бъдат осигурени чрез регулиране чрез промяна на магнитния поток. DC двигател с паралелно възбуждане… В тези случаи се използват по -сложни системи за електрическо задвижване.
На фиг. 1 показва диаграма на регулируемо електрическо задвижване съгласно генератор -двигателна система (съкратено G — D). В тази система асинхронен двигател IM непрекъснато върти DC генератор G с независимо възбуждане и възбудител B, който е DC генератор с ниска мощност с паралелно възбуждане.
DC двигателят D задвижва работния орган на машината. Възбуждащите намотки на генератора OVG и двигателя ATS се захранват от възбудителя В. Чрез промяна на съпротивлението на веригата за възбуждане на генератора G от реостата 1 се променя напрежението, подавано към котвата на двигателя D, и по този начин оборотите на двигателя се регулират. В този случай двигателят работи с пълен и постоянен поток, тъй като реостат 2 се отстранява.
Когато напрежението U се промени, скоростта се променя н0 идеален празен ход на двигателя D. Тъй като потокът на двигателя и съпротивлението на неговата арматурна верига не се променят, наклонът b остава постоянен. Следователно праволинейните механични характеристики, съответстващи на различни стойности на U, са разположени една под друга и успоредни една на друга (фиг. 2).
Ориз. 1. Системен генератор — DC двигател (dpt)
Ориз. 2. Механични характеристики на генератора — система с постоянен двигател
Те имат по -голям наклон от характеристиките на същия електродвигател, захранван от постоянната мрежа, тъй като в системата G — D напрежението U при постоянен ток на възбуждане на генератора намалява с увеличаване на натоварването в зависимост от зависимостта:
където напр. и rg — съответно e. и т.н. с. и вътрешното съпротивление на генератора.
По аналогия с асинхронните двигатели, ние обозначаваме
Тази стойност характеризира намаляването на оборотите на двигателя, когато товарът се повиши от нула до номинал. За паралелни механични характеристики
Тази стойност се увеличава с намаляване на n0. При големи стойности на sн посочените условия на рязане ще се променят значително със случайни колебания в натоварването. Следователно обхватът на регулиране на напрежението обикновено е по -малък от 5: 1.
С намаляването на номиналната мощност на двигателите спадът на напрежението в двигателите се увеличава и механичните характеристики придобиват по -голям наклон. Поради тази причина обхватът на регулиране на напрежението на системата G -D се намалява с намаляването на мощността (при мощности по -малки от 1 kW до 3: 1 или 2: 1).
С намаляване на магнитния поток на генератора, размагнитващият ефект от реакцията на неговата котва се отразява в по -голяма степен на напрежението му. Следователно характеристиките, свързани с ниски обороти на двигателя, всъщност имат по -голям наклон от механичните характеристики.
Разширяването на обхвата на управление се постига чрез намаляване на магнитния поток на двигателя D посредством реостат 2 (виж фиг. 1), произведен при пълния поток на генератора.Този метод за регулиране на скоростта съответства на характеристики, разположени над естествения един (виж фиг. 2).
Общият диапазон на контрол, равен на произведението на диапазоните на контрол и по двата метода, достига (10 — 15): 1. Регулирането на напрежението е постоянен контрол на въртящия момент (тъй като магнитният поток на двигателя остава непроменен). Регулирането чрез промяна на магнитния поток на двигателя D е постоянно регулиране на мощността.
Преди стартиране на двигателя, D реостат 2 (виж фиг. 1) се отстранява напълно и потокът на двигателя достига най -високата стойност. Тогава реостатът 1 увеличава възбуждането на генератора G. Това предизвиква увеличаване на напрежението и скоростта на двигателя D се увеличава. Ако намотката OVG се включи незабавно към пълното напрежение UB на възбудителя B, токът в нея, както във всяка верига с индуктивност и активно съпротивление, ще се увеличи:
където rv е съпротивлението на намотката за възбуждане, LB е нейната индуктивност (пренебрегваме влиянието на насищането на магнитната верига).
На фиг. 3, а (крива 1) показва графика на зависимостта на тока на възбуждане от времето. Токът на възбуждане нараства постепенно; скоростта на нарастване се определя от съотношението
където Tv е електромагнитната времева константа на намотката за възбуждане на генератора; има измерението на времето.
Ориз. 3. Промяна на тока на възбуждане в G-D системата
Промяната в напрежението на генератора при стартиране има приблизително същия характер като промяната в тока на възбуждане. Това дава възможност за автоматично стартиране на двигателя с отстранения реостат 1 (виж фиг. 1).
Увеличаването на тока на възбуждане на генератора често се ускорява (принуждава) чрез прилагане в началния момент на намотката на възбуждане напрежение, надвишаващо номиналното.След това процесът на увеличаване на възбуждането ще продължи по крива 2 (виж фиг. 3, а). Когато токът в намотката достигне Iv1, равен на стационарния ток на възбуждане при номиналното напрежение, напрежението на намотката на възбуждане се намалява до номиналното. Времето на нарастване на тока на възбуждане до номиналното се намалява.
За да се принуди възбуждането на генератора, напрежението на възбудителя V (виж фиг. 1) се избира 2-3 пъти по-високо от номиналното напрежение на намотката за възбуждане на генератора и допълнителен резистор 4 се въвежда във веригата. …
Системата генератор-двигател позволява регенеративно спиране. За спиране е необходимо токът в котвата да промени посоката си. Моментът също ще промени знака и вместо шофиране, той ще стане спирачен. Спирането се случва, когато магнитният поток на реостата 2 на електродвигателя се увеличава или когато напрежението на генератора намалява с реостат 1. И в двата случая, напр. и т.н. с. E на двигателя става по -високо от напрежението U на генератора. В този случай двигателят D работи в генераторен режим и се задвижва във въртене от кинетичната енергия на движещите се маси, а генераторът G работи в двигателен режим, въртейки IM машината със свръхсинхронна скорост, която в същото време преминава в режим генератор и дава енергия на мрежата.
Регенеративното спиране може да се извърши, без да се засягат реостати 1 и 2. Можете просто да отворите веригата за възбуждане на генератора (например превключвател 3). В този случай токът в затворена верига, състоящ се от възбуждаща намотка на генератора и резистор 6, постепенно ще намалява
където R е съпротивлението на резистор 6.
Графиката, съответстваща на това уравнение, е показана на фиг. 3, б. Постепенно намаляване на тока на възбуждане на генератора в този случай е еквивалентно на увеличаване на съпротивлението на реостата 1 (виж фиг. 1) и причинява регенеративно спиране. В тази схема резисторът 6, свързан паралелно с възбуждащата намотка на генератора, е разряден резистор. Той предпазва изолацията на намотката за възбуждане от повреда в случай на внезапно аварийно прекъсване на веригата за възбуждане.
Когато веригата на възбуждане е прекъсната, магнитният поток на машината рязко намалява, индуцира e в завоите на намотката за възбуждане. и т.н. с.самоиндукцията е толкова голяма, че може да причини разрушаване на изолацията на намотката. Разрядният резистор 6 създава верига, в която e. и т.н. с. самоиндукцията на намотката на полето предизвиква ток, който забавя намаляването на магнитния поток.
Падането на напрежението върху разрядния резистор е равно на напрежението в намотката на полето. Колкото по -ниска е стойността на разрядното съпротивление, толкова по -ниско е напрежението на намотката на възбуждане при разкъсване на веригата. В същото време, с намаляване на стойността на съпротивлението на разрядния резистор, непрекъснато протичащият ток през него в нормален режим и загубите в него се увеличават. При избора на стойността на съпротивлението при разреждане трябва да се вземат предвид и двете разпоредби.
След изключване на намотката за възбуждане на генератора, малко напрежение остава на клемите му поради остатъчен магнетизъм. Това може да доведе до бавно въртене на двигателя с така наречената скорост на пълзене. За да се елиминира това явление, намотката за възбуждане на генератора, след като се изключи от възбудителя, е свързана към клемите на генератора, така че напрежението от остатъчния магнетизъм да предизвика размагнитващ ток във възбуждащата намотка на генератора.
За да обърнете електродвигателя D, посоката на тока във възбуждащата намотка на генератора OVG G се променя с помощта на превключвател 3 (или друго подобно устройство). Поради значителната индуктивност на намотката, токът на възбуждане постепенно намалява, променя посоката и след това постепенно се увеличава.
Процесите на стартиране, спиране и обръщане на двигателя в разглежданата система са високо икономични, тъй като се извършват без използване на реостати, включени в котвата. Двигателят се стартира и забавя с помощта на леко и компактно оборудване, което контролира само малки полеви токове. Следователно, това системата «генератор — постоянен двигател» е препоръчително да се използва за работа с чести стартирания, спирачки и обръщане.
Основните недостатъци на системата двигател генератор-DC са относително ниска ефективност, висока цена и тромава поради наличието на голям брой електрически машини в системата. Цената на системата надвишава цената на един асинхронен двигател с катерица със същата мощност 8 — 10 пъти. Нещо повече, такива система за електрическо задвижване изисква много място.