Sistema generador: motor de corrent continu

Sovint, diverses màquines eina requereixen un control continu de la velocitat d'accionament en un rang més ampli del que es pot proporcionar ajustant el flux magnètic. Motor de corrent continu amb excitació paral·lela… En aquests casos, s'utilitzen sistemes d'accionament elèctric més complexos.

A la fig. La figura 1 mostra un esquema d'un accionament elèctric ajustable segons un sistema generador-motor (abreujat G — D). En aquest sistema, un motor d'inducció IM fa girar contínuament un generador de CC excitat independentment G i un excitador B, que és un generador de CC de baixa potència excitat en paral·lel.

El motor de corrent continu D impulsa el cos de treball de la màquina. Els bobinatges d'excitació del generador OVG i del motor ATS són subministrats per l'excitador B. En canviar la resistència del circuit d'excitació del generador G pel reòstat 1, es modifica la tensió aplicada a l'induït del motor D i, per tant, el la velocitat del motor està regulada. En aquest cas, el motor funciona a flux ple i constant perquè s'elimina el reòstat 2.

Quan la tensió U canvia, la velocitat canvia n0 velocitat ideal de ralentí del motor D. Com que el flux del motor i la seva resistència al circuit de l'induït no canvien, el pendent b es manté constant. Per tant, les característiques mecàniques rectilínies corresponents a diferents valors de U es troben situades una per sota de l'altra i paral·leles entre elles (Fig. 2).

Arròs. 1. Generador del sistema: motor de corrent continu (dpt)

Arròs. 2. Característiques mecàniques del generador — Sistema de motor de corrent continu

Tenen un pendent més gran que les característiques del mateix motor elèctric alimentat des de la xarxa constant, ja que en el sistema G — D la tensió U a un corrent d'excitació constant del generador disminueix amb l'augment de la càrrega segons la dependència:

on p.ex. i rg — e, respectivament. etc. pp i la resistència interna del generador.

Per analogia amb els motors asíncrons, denotem

Aquest valor caracteritza la disminució de la velocitat del motor quan la càrrega augmenta de zero a nominal. Per a característiques mecàniques paral·leles

Aquest valor augmenta a mesura que n0 disminueix. A grans valors de sn, les condicions de tall especificades canviaran significativament amb fluctuacions de càrrega aleatòries. Per tant, el rang de regulació de tensió sol ser inferior a 5:1.

A mesura que la potència nominal dels motors disminueix, la caiguda de tensió entre els motors augmenta i les característiques mecàniques es fan més pronunciades. Per aquest motiu, el rang de regulació de tensió del sistema G -D es redueix a mesura que disminueix la potència (per a potències inferiors a 1 kW a 3:1 o 2:1).

A mesura que el flux magnètic del generador disminueix, l'efecte desmagnetitzant de la seva reacció d'armadura afecta la seva tensió en major mesura. Per tant, les característiques associades a les baixes velocitats del motor en realitat tenen un pendent més gran que les característiques mecàniques.

L'ampliació del rang de control s'aconsegueix reduint el flux magnètic del motor D mitjançant el reòstat 2 (vegeu fig. 1), produït a tot el cabal del generador, aquest mètode de regulació de la velocitat correspon a unes característiques situades per sobre del natural. un (vegeu la figura 2).

El rang de control total, igual al producte dels rangs de control d'ambdós mètodes, arriba a (10 — 15): 1. La regulació de la tensió és un control de parell constant (ja que el flux magnètic del motor no canvia). La regulació mitjançant el canvi del flux magnètic del motor D és una regulació de potència constant.

Abans d'engegar el motor, el reòstat D 2 (vegeu la figura 1) s'elimina completament i el flux del motor arriba al valor més alt. Aleshores el reòstat 1 augmenta l'excitació del generador G. Això fa que augmenti la tensió i la velocitat del motor D. Si la bobina OVG es connecta immediatament a la tensió completa UB de l'excitador B, el corrent en ella, com en qualsevol circuit amb inductància i resistència activa, augmentarà:

on rv és la resistència de la bobina d'excitació, LB és la seva inductància (oblidar l'efecte de la saturació del circuit magnètic).

A la fig. 3, a (corba 1) mostra un gràfic de la dependència del corrent d'excitació en el temps. El corrent d'excitació augmenta gradualment; la taxa d'augment ve determinada per la relació

on Tv és la constant de temps electromagnètica de l'enrotllament d'excitació del generador; té la dimensió del temps.

Arròs. 3. Canvi del corrent d'excitació en el sistema G-D

El canvi en la tensió del generador a l'engegada té aproximadament el mateix caràcter que el canvi en el corrent d'excitació. Això permet que el motor arrenqui automàticament amb el reòstat 1 retirat (vegeu la figura 1).

L'augment del corrent d'excitació del generador sovint s'accelera (força) aplicant en el moment inicial al bobinat d'excitació una tensió superior a la nominal. Aleshores el procés d'augment de l'excitació continuarà al llarg de la corba 2 (vegeu la figura 3, a ). Quan el corrent a la bobina arriba a Iv1, igual al corrent d'excitació en estat estacionari a la tensió nominal, la tensió de la bobina d'excitació es redueix al nominal. Es redueix el temps de pujada del corrent d'excitació al nominal.

Per forçar l'excitació del generador, la tensió d'excitació V (vegeu la figura 1) es selecciona 2-3 vegades més gran que la tensió nominal de la bobina d'excitació del generador i s'introdueix una resistència addicional 4 al circuit. …

El sistema generador-motor permet la frenada regenerativa. Per aturar-se, cal que el corrent de l'induït canviï la seva direcció. El parell també canviarà de signe i en comptes de conduir, es convertirà en frenada. L'aturada es produeix quan augmenta el flux magnètic del reòstat del motor 2 o quan la tensió del generador disminueix amb el reòstat 1. En ambdós casos, p. etc. c. E del motor esdevé superior a la tensió U del generador.En aquest cas, el motor D funciona en mode generador i és impulsat en rotació per l'energia cinètica de les masses en moviment, i el generador G funciona en mode motor, fent girar la màquina IM a velocitat supersíncrona, que al mateix temps canvia al mode generador i subministra energia a la xarxa.

La frenada regenerativa es pot fer sense afectar els reòstats 1 i 2. Simplement podeu obrir el circuit d'excitació del generador (per exemple, l'interruptor 3). En aquest cas, el corrent en un circuit tancat que consisteix en l'enrotllament d'excitació del generador i la resistència 6 disminuirà gradualment.

on R és la resistència de la resistència 6.

El gràfic corresponent a aquesta equació es mostra a la Fig. 3, b. Una disminució gradual del corrent d'excitació del generador en aquest cas equival a un augment de la resistència del reòstat 1 (vegeu la figura 1) i provoca una frenada regenerativa. En aquest circuit, la resistència 6 connectada en paral·lel amb el bobinatge d'excitació del generador és una resistència de descàrrega. Protegeix l'aïllament del bobinat d'excitació dels danys en cas d'una interrupció d'emergència sobtada del circuit d'excitació.

Quan s'interromp el circuit d'excitació, el flux magnètic de la màquina disminueix bruscament, indueix e en els girs de la bobina d'excitació. etc. c. L'autoinductància és tan gran que pot provocar que l'aïllament del bobinat es trenqui. La resistència de descàrrega 6 crea un circuit en el qual e. etc. c) l'autoinducció de la bobina de camp indueix un corrent que frena la disminució del flux magnètic.

La caiguda de tensió a través de la resistència de descàrrega és igual a la tensió a través de la bobina de camp.Com més baix sigui el valor de la resistència de descàrrega, menor serà la tensió de la bobina d'excitació quan el circuit es trenca. Al mateix temps, amb una disminució del valor de la resistència de la resistència de descàrrega, el corrent que hi flueix contínuament en mode normal i les pèrdues augmenten. Ambdues disposicions s'han de tenir en compte a l'hora de seleccionar el valor de la resistència de descàrrega.

Després d'apagar el bobinatge d'excitació del generador, queda una petita tensió als seus terminals a causa del magnetisme residual. Això pot fer que el motor giri lentament al que es coneix com a velocitat de fluència. Per eliminar aquest fenomen, el bobinat d'excitació del generador, després de ser desconnectat de l'excitador, es connecta als terminals del generador de manera que la tensió del magnetisme residual provoqui un corrent desmagnetitzant al bobinat d'excitació del generador.

Per invertir el motor elèctric D, la direcció del corrent a la bobina d'excitació del generador OVG G es canvia mitjançant l'interruptor 3 (o un altre dispositiu similar). A causa de la important inductància de la bobina, el corrent d'excitació disminueix gradualment, canvia de direcció i després augmenta gradualment.

Els processos d'arrencada, aturada i inversió del motor en el sistema considerat són molt econòmics, ja que es realitzen sense l'ús de reòstats inclosos a l'induït. El motor s'engega i es desaccelera amb equips lleugers i compactes que només controlen corrents de camp petites. Per tant, es recomana utilitzar aquest sistema "generador - motor de corrent continu" per a treballs amb arrencades, frens i inversions freqüents.

Els principals desavantatges del sistema de motor-generador-CC són una eficiència relativament baixa, un cost elevat i un feixuc a causa de la presència d'un gran nombre de màquines elèctriques al sistema. El preu del sistema supera el preu d'un motor asíncron de gàbia d'esquirol amb la mateixa potència de 8 a 10 vegades. A més, tal sistema d'accionament elèctric requereix molt d'espai.