Generatorski sistem — enosmerni motor

Različna strojna orodja pogosto zahtevajo brezstopenjsko kontrolo pogonske hitrosti v širšem razponu, kot ga je mogoče zagotoviti z nastavitvijo magnetnega pretoka. DC motor z vzporednim vzbujanjem… V teh primerih se uporabljajo kompleksnejši električni pogonski sistemi.

Na sl. 1 prikazuje diagram nastavljivega električnega pogona po sistemu generator-motor (skrajšano G - D). V tem sistemu indukcijski motor IM neprekinjeno vrti neodvisno vzbujen enosmerni generator G in vzbujevalnik B, ki je vzporedno vzbujen enosmerni generator majhne moči.

Enosmerni motor D poganja delovno telo stroja. Vzbujalna navitja generatorja OVG in motorja ATS napaja vzbujevalnik B. S spreminjanjem upora vzbujalnega tokokroga generatorja G z reostatom 1 se spremeni napetost, ki se uporablja za armaturo motorja D, in s tem hitrost motorja je regulirana. V tem primeru motor deluje s polnim in konstantnim tokom, ker je reostat 2 odstranjen.

Ko se spremeni napetost U, se spremeni hitrost n0 idealna vrtilna frekvenca motorja v prostem teku D. Ker se pretok motorja in upor njegovega armaturnega tokokroga ne spremenita, naklon b ostane konstanten. Zato so pravokotne mehanske značilnosti, ki ustrezajo različnim vrednostim U, nameščene ena pod drugo in vzporedne ena z drugo (slika 2).

riž. 1. Sistemski generator - DC motor (dpt)

riž. 2. Mehanske značilnosti sistema generator – enosmerni motor

Imajo večji naklon kot značilnosti istega elektromotorja, ki se napaja iz konstantnega omrežja, saj v sistemu G - D napetost U pri konstantnem vzbujalnem toku generatorja pada z naraščajočo obremenitvijo v skladu z odvisnostjo:

kjer je npr. in rg — e. itd. pp. in notranji upor generatorja.

Po analogiji z asinhronimi motorji označujemo

Ta vrednost označuje zmanjšanje števila vrtljajev motorja, ko se obremenitev poveča od nič do nominalne. Za vzporedne mehanske lastnosti

Ta vrednost se poveča, ko se n0 zmanjša. Pri velikih vrednostih sn se bodo določeni pogoji rezanja bistveno spremenili z naključnimi nihanji obremenitve. Zato je območje regulacije napetosti običajno manjše od 5:1.

Ko se nazivna moč motorjev zmanjša, se padec napetosti na motorjih poveča in mehanske lastnosti postanejo strmejše. Zaradi tega se območje regulacije napetosti sistema G -D zmanjša, ko se moč zmanjša (za moči manjše od 1 kW na 3:1 ali 2:1).

Ko se magnetni pretok generatorja zmanjša, učinek razmagnetenja njegove armaturne reakcije v večji meri vpliva na njegovo napetost. Zato imajo značilnosti, povezane z nizkimi vrtljaji motorja, dejansko večji naklon kot mehanske značilnosti.

Razširitev krmilnega območja se doseže z zmanjšanjem magnetnega pretoka motorja D s pomočjo reostata 2 (glej sliko 1), proizvedenega pri polnem pretoku generatorja.Ta način regulacije hitrosti ustreza karakteristikam, ki se nahajajo nad naravno ena (glej sliko 2).

Celotno regulacijsko območje, enako zmnožku regulacijskih območij obeh metod, doseže (10 — 15): 1. Regulacija napetosti je konstantna regulacija navora (ker magnetni pretok motorja ostane nespremenjen). Regulacija s spreminjanjem magnetnega pretoka motorja D je konstantna regulacija moči.

Pred zagonom motorja se D reostat 2 (glej sliko 1) popolnoma odstrani in pretok motorja doseže najvišjo vrednost. Nato reostat 1 poveča vzbujanje generatorja G. To povzroči povečanje napetosti in hitrost motorja D. Če je tuljava OVG takoj priključena na polno napetost UB vzbujalnika B, se bo tok v njej, tako kot v katerem koli vezju z induktivnostjo in aktivnim uporom, povečal:

kjer je rv upor vzbujalne tuljave, LB njena induktivnost (zanemarimo učinek nasičenosti magnetnega kroga).

Na sl. 3, a (krivulja 1) prikazuje graf odvisnosti vzbujalnega toka od časa. Vzbujevalni tok se postopoma povečuje; stopnja povečanja je določena z razmerjem

kjer je Tv elektromagnetna časovna konstanta vzbujalnega navitja generatorja; ima dimenzijo časa.

riž. 3. Spreminjanje vzbujalnega toka v sistemu G-D

Sprememba napetosti generatorja ob zagonu ima približno enak značaj kot sprememba vzbujalnega toka. To omogoča samodejni zagon motorja z odstranjenim reostatom 1 (glej sliko 1).

Povečanje vzbujalnega toka generatorja se pogosto pospeši (prisilno) z uporabo v začetnem trenutku na vzbujalnem navitju napetosti, ki presega nazivno.Nato se bo proces povečanja vzbujanja nadaljeval po krivulji 2 (glej sliko 3, a ). Ko tok v tuljavi doseže Iv1, ki je enak ustaljenemu vzbujalnemu toku pri nazivni napetosti, se napetost vzbujalne tuljave zmanjša na nazivno. Čas vzpona vzbujalnega toka na nominalno se zmanjša.

Za prisilno vzbujanje generatorja je napetost vzbujalnika V (glej sliko 1) izbrana 2-3 krat višja od nazivne napetosti vzbujalne tuljave generatorja in v tokokrog je uveden dodaten upor 4. …

Sistem generator-motor omogoča regenerativno zaviranje. Za zaustavitev je potrebno, da tok v armaturi spremeni svojo smer. Tudi navor bo spremenil predznak in namesto vožnje bo postal zaviranje. Do zaustavitve pride, ko se poveča magnetni pretok reostata motorja 2 ali ko se napetost generatorja zmanjša z reostatom 1. V obeh primerih npr. itd. c) E motorja postane višja od napetosti U generatorja.V tem primeru motor D deluje v generatorskem načinu in ga poganja v vrtenje kinetična energija gibajočih se mas, generator G pa deluje v motornem načinu in s supersinhrono hitrostjo vrti stroj IM, ki hkrati preklopi v generatorski način in napaja omrežje.

Regenerativno zaviranje je mogoče izvesti brez vpliva na reostata 1 in 2. Lahko preprosto odprete vzbujevalni krog generatorja (npr. stikalo 3). V tem primeru se bo tok v zaprtem krogu, sestavljenem iz vzbujalnega navitja generatorja in upora 6, postopoma zmanjševal

kjer je R upor upora 6.

Graf, ki ustreza tej enačbi, je prikazan na sl. 3, b. Postopno zmanjšanje vzbujalnega toka generatorja je v tem primeru enakovredno povečanju upora reostata 1 (glej sliko 1) in povzroči regenerativno zaviranje. V tem vezju je upor 6, povezan vzporedno z vzbujalnim navitjem generatorja, praznjenjski upor. Varuje izolacijo vzbujalnega navitja pred poškodbami v primeru nenadne nujne prekinitve vzbujalnega tokokroga.

Ko je vzbujevalni tokokrog prekinjen, se magnetni pretok stroja močno zmanjša, inducira e v zavojih vzbujalne tuljave. itd. c) samoinduktivnost je tako velika, da lahko povzroči razpad izolacije navitja. Razelektritveni upor 6 ustvari vezje, v katerem e. itd. c) samoindukcija poljske tuljave inducira tok, ki upočasni upadanje magnetnega pretoka.

Padec napetosti na razelektritvenem uporu je enak napetosti na vzbujevalni tuljavi.Nižja kot je vrednost upora praznjenja, nižja je napetost vzbujalne tuljave, ko je tokokrog prekinjen. Hkrati z zmanjšanjem vrednosti upora razelektritvenega upora tok, ki neprekinjeno teče skozi njega v normalnem načinu, in izgube v njem se povečajo. Obe določbi je treba upoštevati pri izbiri vrednosti upora praznjenja.

Po izklopu vzbujalnega navitja generatorja ostane na njegovih sponkah majhna napetost zaradi preostalega magnetizma. To lahko povzroči, da se motor počasi vrti s tako imenovano lezečo hitrostjo. Za odpravo tega pojava se vzbujalno navitje generatorja, potem ko je odklopljeno od vzbujevalnika, poveže s sponkami generatorja, tako da napetost iz preostalega magnetizma povzroči razmagnetni tok v vzbujalnem navitju generatorja.

Za obračanje elektromotorja D se s stikalom 3 (ali drugo podobno napravo) spremeni smer toka v vzbujevalni tuljavi generatorja OVG G. Zaradi znatne induktivnosti tuljave se vzbujevalni tok postopoma zmanjšuje, spreminja smer in nato postopoma narašča.

Postopki zagona, zaustavitve in obračanja motorja v obravnavanem sistemu so zelo ekonomični, saj se izvajajo brez uporabe reostatov, vključenih v armaturo. Motor se zažene in upočasni z uporabo lahke in kompaktne opreme, ki nadzoruje le majhne poljske tokove. Zato je ta sistem "generator - enosmerni motor" priporočljivo uporabljati za dela s pogostimi zagoni, zaviranji in obračanji.

Glavne pomanjkljivosti sistema motor-generator-DC so relativno nizka učinkovitost, visoki stroški in okornost zaradi prisotnosti velikega števila električnih strojev v sistemu. Cena sistema presega ceno asinhronega motorja z veverico z enako močjo 8-10-krat. Še več, tak električni pogonski sistem zahteva veliko prostora.