Systém generátora — jednosmerný motor

Rôzne obrábacie stroje často vyžadujú plynulé riadenie rýchlosti pohonu v širšom rozsahu, ako je možné dosiahnuť nastavením magnetického toku. Jednosmerný motor s paralelným budením… V týchto prípadoch sa používajú zložitejšie systémy elektrického pohonu.

Na obr. 1 je znázornená schéma regulovateľného elektrického pohonu podľa sústavy generátor-motor (skrátene G — D). V tomto systéme indukčný motor IM nepretržite otáča nezávisle budený generátor jednosmerného prúdu G a budič B, čo je paralelne budený generátor jednosmerného prúdu s nízkym výkonom.

Jednosmerný motor D poháňa pracovnú časť stroja. Budiace vinutia generátora OVG a motora ATS sú napájané budičom B. Zmenou odporu budiaceho obvodu generátora G reostatom 1 sa mení napätie privedené na kotvu motora D, a tým sa otáčky motora sú regulované. V tomto prípade motor pracuje s plným a konštantným tokom, pretože reostat 2 je odstránený.

Pri zmene napätia U sa otáčky zmenia n0 ideálne voľnobežné otáčky motora D. Keďže sa tok motora a odpor jeho obvodu kotvy nemenia, strmosť b zostáva konštantná. Preto sú priamočiare mechanické charakteristiky zodpovedajúce rôznym hodnotám U umiestnené pod sebou a navzájom rovnobežné (obr. 2).

Ryža. 1. Systémový generátor – jednosmerný motor (dpt)

Ryža. 2. Mechanické vlastnosti generátora – systém jednosmerného motora

Majú väčší sklon ako charakteristiky toho istého elektromotora napájaného z konštantnej siete, pretože v systéme G — D napätie U pri konštantnom budiacom prúde generátora klesá so zvyšujúcim sa zaťažením podľa závislosti:

kde napr. a rg — e. atď. str a vnútorný odpor generátora.

Analogicky s asynchrónnymi motormi označujeme

Táto hodnota charakterizuje pokles otáčok motora, keď sa zaťaženie zvýši z nuly na nominálnu hodnotu. Pre paralelné mechanické vlastnosti

Táto hodnota sa zvyšuje, keď sa n0 znižuje. Pri veľkých hodnotách sn sa špecifikované rezné podmienky výrazne zmenia s náhodnými výkyvmi zaťaženia. Preto je rozsah regulácie napätia zvyčajne menší ako 5:1.

Keď sa menovitý výkon motorov znižuje, úbytok napätia na motoroch sa zvyšuje a mechanické vlastnosti sú strmšie. Z tohto dôvodu sa rozsah regulácie napätia systému G -D znižuje so znižujúcim sa výkonom (pre výkony menšie ako 1 kW na 3:1 alebo 2:1).

Keď sa magnetický tok generátora znižuje, demagnetizačný účinok reakcie jeho kotvy vo väčšej miere ovplyvňuje jeho napätie. Preto charakteristiky spojené s nízkymi otáčkami motora majú v skutočnosti väčší sklon ako mechanické charakteristiky.

Rozšírenie regulačného rozsahu sa dosiahne znížením magnetického toku motora D pomocou reostatu 2 (viď obr. 1), produkovaného pri plnom prietoku generátora.Tento spôsob regulácie otáčok zodpovedá charakteristike umiestnenej nad prirodzeným jeden (pozri obr. 2).

Celkový regulačný rozsah, ktorý sa rovná súčinu regulačných rozsahov oboch metód, dosahuje (10 — 15): 1. Regulácia napätia je regulácia konštantného momentu (pretože magnetický tok motora zostáva nezmenený). Regulácia zmenou magnetického toku motora D je konštantná regulácia výkonu.

Pred spustením motora sa úplne odstráni reostat D 2 (pozri obr. 1) a tok motora dosiahne najvyššiu hodnotu. Potom reostat 1 zvýši budenie generátora G. To spôsobí zvýšenie napätia a zvýšenie otáčok motora D. Ak je cievka OVG okamžite pripojená k plnému napätiu UB budiča B, prúd v nej, ako v akomkoľvek obvode s indukčnosťou a aktívnym odporom, sa zvýši:

kde rv je odpor budiacej cievky, LB je jej indukčnosť (vplyv saturácie magnetického obvodu zanedbajte).

Na obr. 3 znázorňuje a (krivka 1) graf závislosti budiaceho prúdu od času. Budiaci prúd sa postupne zvyšuje; miera nárastu je určená pomerom

kde Tv je elektromagnetická časová konštanta budiaceho vinutia generátora; má rozmer času.

Ryža. 3. Zmena budiaceho prúdu v systéme G-D

Zmena napätia generátora pri nábehu má približne rovnaký charakter ako zmena budiaceho prúdu. To umožňuje automatické spustenie motora s odstráneným reostatom 1 (pozri obr. 1).

Nárast budiaceho prúdu generátora sa často urýchľuje (vynúti) tým, že sa na budiace vinutie v počiatočnom momente privedie napätie presahujúce menovité napätie, potom bude proces zvyšovania budenia pokračovať po krivke 2 (pozri obr. 3, a). ). Keď prúd v cievke dosiahne Iv1, ktorý sa rovná ustálenému budiacemu prúdu pri menovitom napätí, napätie budiacej cievky sa zníži na nominálne. Doba nábehu budiaceho prúdu na nominálnu je znížená.

Na vynútenie budenia generátora sa zvolí napätie budiča V (pozri obr. 1) 2-3 krát vyššie ako menovité napätie budiacej cievky generátora a do obvodu sa zavedie prídavný odpor 4. …

Systém generátor-motor umožňuje rekuperačné brzdenie. Na zastavenie je potrebné, aby prúd v kotve zmenil svoj smer. Krútiaci moment sa tiež zmení a namiesto jazdy sa z neho stane brzdenie. Zastavenie nastáva pri zvýšení magnetického toku motorového reostatu 2 alebo pri znížení napätia generátora s reostatom 1. V oboch prípadoch, napr. atď. c) E motora je vyššie ako napätie U generátora.V tomto prípade motor D pracuje v režime generátora a je poháňaný do rotácie kinetickou energiou pohybujúcich sa hmôt a generátor G pracuje v režime motora, pričom otáča stroj IM supersynchrónnou rýchlosťou, ktorý sa súčasne prepína do režimu generátora a dodáva energiu do siete.

Regeneračné brzdenie je možné vykonať bez ovplyvnenia reostatov 1 a 2. Môžete jednoducho otvoriť budiaci obvod generátora (napr. spínač 3). V tomto prípade bude prúd v uzavretom okruhu pozostávajúcom z budiaceho vinutia generátora a odporu 6 postupne klesať.

kde R je odpor rezistora 6.

Graf zodpovedajúci tejto rovnici je znázornený na obr. 3, b. Postupné znižovanie budiaceho prúdu generátora je v tomto prípade ekvivalentné zvyšovaniu odporu reostatu 1 (pozri obr. 1) a spôsobuje regeneračné brzdenie. V tomto obvode je rezistor 6 zapojený paralelne s budiacim vinutím generátora ako vybíjací odpor. Chráni izoláciu budiaceho vinutia pred poškodením pri náhlom núdzovom prerušení budiaceho obvodu.

Pri prerušení budiaceho obvodu magnetický tok stroja prudko klesá, indukuje e v závitoch budiacej cievky. atď. c) vlastná indukčnosť je taká veľká, že môže spôsobiť porušenie izolácie vinutia. Vybíjací odpor 6 vytvára obvod, v ktorom je napr. atď. c) samoindukcia budiacej cievky indukuje prúd, ktorý spomaľuje pokles magnetického toku.

Pokles napätia na vybíjacom rezistore sa rovná napätiu na budiacej cievke.Čím nižšia je hodnota vybíjacieho odporu, tým nižšie je napätie budiacej cievky pri prerušení obvodu. Súčasne s poklesom hodnoty odporu vybíjacieho odporu sa v normálnom režime neustále pretekajúci prúd a straty v ňom zvyšujú. Pri výbere hodnoty vybíjacieho odporu je potrebné vziať do úvahy obe ustanovenia.

Po vypnutí budiaceho vinutia generátora zostáva na jeho svorkách malé napätie v dôsledku zvyškového magnetizmu. To môže spôsobiť, že sa motor bude točiť pomaly pri takzvanej plazivej rýchlosti. Pre elimináciu tohto javu sa budiace vinutie generátora po odpojení od budiča pripojí na svorky generátora tak, aby napätie zo zvyškového magnetizmu vyvolalo demagnetizačný prúd v budiacom vinutí generátora.

Pre spätný chod elektromotora D sa mení smer prúdu v budiacej cievke generátora OVG G pomocou spínača 3 (alebo iného podobného zariadenia). Vplyvom značnej indukčnosti cievky sa budiaci prúd postupne zmenšuje, mení smer a následne sa postupne zvyšuje.

Procesy spúšťania, zastavovania a reverzácie motora v uvažovanom systéme sú vysoko ekonomické, pretože sa vykonávajú bez použitia reostatov zahrnutých v kotve. Motor sa spúšťa a spomaľuje pomocou ľahkého a kompaktného zariadenia, ktoré riadi iba malé prúdy poľa. Preto sa tento systém "generátor - jednosmerný motor" odporúča používať na prácu s častým štartovaním, brzdením a reverzáciou.

Hlavnými nevýhodami systému motor-generátor-DC sú relatívne nízka účinnosť, vysoké náklady a ťažkopádnosť v dôsledku prítomnosti veľkého počtu elektrických strojov v systéme. Cena systému prevyšuje cenu asynchrónneho motora nakrátko s rovnakým výkonom 8 — 10 krát. Navyše takéto elektrický pohonný systém vyžaduje veľa priestoru.