Синхронные машины. Машины постоянного тока
Методическое пособие - Физика
Другие методички по предмету Физика
лирование тормозного усилия осуществляют при помощи той же реостатно-контакторной установки, которая регулирует двигательный режим, после соответствующего переключения схемы.
В связи со сложностью автоматизации и большими расходами, идущими на ремонт и эксплуатацию, реостатно-контакторное управление в настоящее время постепенно заменяют более совершенными системами управления.
Система генератор-двигатель. В этой установке (рис.2.77) двигатель Д получает питание от автономного генератора Г с независимым возбуждением, который приводят во вращение от какого-либо первичного двигателя ПД (электродвигателя, дизеля и пр.). Регулирование частоты вращения осуществляют изменением:
1) напряжения на якоре двигателя путем изменения тока возбуждения генератора;
2) магнитного потока двигателя путем регулирования тока возбуждения двигателя.
Пуск в ход и получение низких частот вращения производят при максимальном токе возбуждения двигателя, но при уменьшенном токе возбуждения генератора, т.е. при пониженном напряжении. Ослабление магнитного потока двигателя (уменьшение его тока возбуждения) производят только после того, как исчерпана возможность повышения напряжения, т.е. когда установлен максимальный ток возбуждения генератора. Изменение направления вращения двигателя производят путем изменения полярности подводимого к якорю напряжения, для чего изменяют направление тока в обмотке возбуждения генератора.
Система генератор двигатель выгодно отличается тем, что в ней отсутствуют силовые контакторы, реостаты и т.п. Поскольку управление двигателем осуществляют путем регулирования сравнительно небольших токов возбуждения, управление легко поддается автоматизации.
Установки типа генератордвигатель получили широкое распространение в промышленности и на транспорте, в тех устройствах, где требуется регулирование частоты вращения в широких пределах. В транспортных установках генератор приводится во вращение дизелем. В промышленности обычно для привода генератора используют трехфазные синхронные или асинхронные двигатели.
Систему генератор двигатель широко применяют в металлургической промышленности для привода прокатных станов с двигателями мощностью 10 000 кВт и более при диапазоне регулирования частоты вращения 1:200 и точности поддержания заданной частоты вращения (погрешности) менее 1%.
Следует отметить, что в этой системе уменьшение частоты вращения производят с использованием рекуперативного торможения: сначала, увеличивая ток возбуждения двигателя, а затем, постепенно уменьшая ток возбуждения генератора, можно перевести двигатель в генераторный режим и быстро затормозить механизм. При этом накопленная кинетическая энергия якоря и механизма отдается в электрическую сеть.
Рис.2.77 Схема регулирования двигателя с независимым возбуждением при питании его от генератора
Если нагрузка толчкообразная, то иногда на валу первичного двигателя, вращающего генератор, ставят маховик, который уменьшает перегрузки первичного двигателя.
Недостатки системы генератордвигатель:
1) большие масса, габариты и стоимость установки;
2) сравнительно низкий к. п. д. (порядка 0,6 0,7), так как производится трехкратное преобразование энергии.
В последнее время на транспорте (тепловозы, большие автомобили, корабли и т.п.) вместо генератора постоянного тока в системе генератордвигатель применяют синхронный генератор с полупроводниковым выпрямителем. Это позволяет снизить вес и уменьшить стоимость генератора. В промышленных установках такое усовершенствование не получило широкого распространения, так как из-за выпрямителя теряется возможность рекуперативного торможения.
Система управляемый выпрямительдвигатель. Развитие полупроводниковой техники позволило применить для регулирования частоты вращения двигателя управляемый выпрямитель УВП, выполненный на тиристорах, где одновременно с выпрямлением производится регулирование выпрямленного напряжения (рис.2.78). Применение системы управляемый выпрямитель двигатель позволяет увеличить коэффициент полезного действия и уменьшить массу установки.
Рис.2.78. Схема регулирования двигателя с независимым возбуждением при питании его от управляемого вентильного преобразователя
Если требуется быстрая остановка механизма, с последующим реверсированием, то для осуществления рекуперативного торможения параллельно с выпрямителем ставят инвертор, т.е. еще один полупроводниковый преобразователь, позволяющий отдавать электрическую энергию от машины постоянного тока в сеть переменного тока.
Недостатком системы управляемый выпрямительдвигатель является низкий коэффициент мощности при пониженном выходном напряжении. Кроме того, несколько ухудшается коммутация двигателя из-за пульсаций тока якоря. Особенно велики пульсации тока при питании от сети однофазного тока (электровозы переменного тока), где обеспечение удовлетворительной коммутации вырастает в большую проблему.
В настоящее время система управляемый выпрямительдвигатель имеет меньшую надежность, чем система генератор двигатель, из-за сложности полупроводникового оборудования, особенно системы управления.
Импульсное регулирование частоты вращения. В последние годы в связи с развитием полупроводнико?/p>