Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока независимого возбуждения изменением напряжения якоря

Напряжение якоря ДПТ НВ может изменяться амплитудным методом с помощью управляемого выпрямителя или методом широтно- импульсного регулирования с помощью специального преобразователя.

Рассмотрим схему включения ДПТ НВ для случая, когда напряжение якоря изменяется с помощью управляемого выпрямителя, представленную на рис. 13.21.

Схема рис. 13.21 включает управляемый выпрямитель УВ, по входу подключенный к трехфазной (может быть и однофазная) сети переменного тока, выход которого присоединен к якорю ДПТ. ОВ двигателя питается от постоянного напряжения UB. Напряжение на выходе УВ регулируется с помощью напряжения управления Uy, изменяющего угол управления а тиристоров УВ. Зависимость среднего значения выпрямленного напряжения на выходе УВ от угла управления тиристорами имеет вид

где т — число фаз сети; Um — амплитудное значение напряжения сети; Urnm . л

Ud0 = —-—sin--значение среднего выпрямленного напряжения при

а = 0. 71 171

Схема регулирования частоты вращения ДПТ НВ изменением напряжения с помощью УВ

Рис. 13.21. Схема регулирования частоты вращения ДПТ НВ изменением напряжения с помощью УВ

Уравнения электромеханической и механической характеристик (12.79) и (12.80) для ДПТ НВ, питаемого от УВ, запишутся в следующем виде:

где Ru — эквивалентное активное сопротивление УВ и реактора.

С изменением напряжения Ud0cosa как следует из уравнений (13.60), (13.61) меняется частота холостого хода со, а перепад частоты электромеханической и механической характеристик не зависит от напряжения, а зависит от тока или момента. Поэтому идеальные электромеханические и механические характеристики будут исходить из разных точек на оси со и располагаться параллельно друг другу.

Электромеханические и механические характеристики, построенные по уравнению (13.60), представлены на рис. 13.22.

Реальные электромеханические и механические характеристики ДПТ в системе «УВ — ДПТ» являются нелинейными, т.е. имеют разную жесткость: при малых токах (моментах) меньшую и переменную жесткость (пунктир на рис. 13.22); при средних и больших токах (моментах) — большую и постоянную жесткость. Нелинейный участок характеристик при малых токах (моментах) объясняется режимом прерывистых токов УВ, а линейные участки характеристик соответствуют режиму непрерывных токов УВ.

В первом квадранте электромеханические и механические характеристики (0<а<90°) соответствуют двигательному режиму работы. Если приведенный момент сопротивления ИО Мс = const, то точкам 1, 2,3 установившегося режима работы ЭП соответствуют частоты вращения вала ДПТ и ИО соь со2, со3. При угле управления а = 90° электромеханическая и механическая характеристики соответствуют режиму динамического торможения. Не рассматривая подробно, следует отметить, что в четвертом квадранте механические характеристики (рис. 13.22, заштрихованная вертикальными линиями область механических характеристик) при а > 90°соответствуют режиму генераторного торможения с отдачей электрической энергии в сеть. В этом случае УВ работает в инверторном режиме, преобразуя энергию постоянного тока ДПТ НВ, в энергию переменного тока и отдает ее в питающую сеть. ДПТ получает механическую энергию от ИО. Область характеристик рис. 13.22, заштрихованная косыми линиями, соответствует тормозному режиму противовключения.

Односторонняя проводимость тиристоров УВ в схеме рис. 13.20 позволяет получать электромеханические и механические характеристики только в I и IV квадрантах.

Свойства электропривода системы УВ — ДПТ НВ:

  • 1) диапазон регулирования частоты вращения при отсутствии системы управления с обратными связями по току и частоте вращения вала ДПТ — до 10. При наличии системы управления с обратными связями — до 1000;
  • 2) плавное изменение частоты вращения вала двигателя вниз от номинальной частоты;
  • 3) высокий КПД ЭП, так как КПД его элементов высок: УВ — 0,9-0,92 и ДПТ — 0,93-0,98;
  • 4) высокая жесткость механических характеристик в режиме непрерывного тока.

Недостатки данной системы ЭП:

Электромеханические и механические характеристики системы УВ — ДПТ НВ

Рис. 13.22. Электромеханические и механические характеристики системы УВ — ДПТ НВ

  • 1) для сглаживания пульсаций тока якоря необходимо применять дополнительное оборудование — сглаживающий реактор Lp (см. рис. 13.22);
  • 2) как электропотребитель ЭП имеет коэффициент мощности coscp, равный cosa, т.е. coscp = cosa. Поэтому, чем больше диапазон регулирования, (чем меньше comin) тем ближе угол регулирования к 90° и тем ниже cos(p. Данный недостаток сказывается, если установленная мощность ЭП соизмерима с установленной мощностью источника энергии, питающего ЭП;
  • 3) при большой установленной мощности ЭП вносит искажения в форму напряжения источника питания.

Недостатки п. 2 и 3 характерны для мощных ДПТ в промышленном оборудовании.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >