Σύστημα γεννήτριας — κινητήρας συνεχούς ρεύματος
Διάφορες εργαλειομηχανές συχνά απαιτούν αδιάκοπο έλεγχο της ταχύτητας μετάδοσης κίνησης σε μεγαλύτερο εύρος από αυτό που παρέχεται με τη ρύθμιση της μαγνητικής ροής. Μοτέρ DC με παράλληλη διέγερση… Σε αυτές τις περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται πιο πολύπλοκα συστήματα ηλεκτροκίνησης.
Στο σχ. 1 δείχνει ένα διάγραμμα μιας ρυθμιζόμενης ηλεκτρικής μετάδοσης κίνησης σύμφωνα με ένα σύστημα γεννήτριας-μοτέρ (συντομογραφία G — D). Σε αυτό το σύστημα, ένας επαγωγικός κινητήρας IM περιστρέφει συνεχώς μια ανεξάρτητα διεγερμένη γεννήτρια DC G και έναν διεγέρτη B, η οποία είναι μια παράλληλη διεγερμένη γεννήτρια DC χαμηλής ισχύος.
Ο κινητήρας DC D οδηγεί το σώμα εργασίας του μηχανήματος. Οι περιελίξεις διέγερσης της γεννήτριας OVG και του κινητήρα ATS τροφοδοτούνται από τον διεγέρτη Β. Με την αλλαγή της αντίστασης του κυκλώματος διέγερσης της γεννήτριας G από τον ρεοστάτη 1, αλλάζει η τάση που εφαρμόζεται στον οπλισμό του κινητήρα D και έτσι η η ταχύτητα του κινητήρα ρυθμίζεται. Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας λειτουργεί με πλήρη και σταθερή ροή επειδή αφαιρείται ο ρεοστάτης 2.
Όταν η τάση U αλλάζει, η ταχύτητα αλλάζει n0 ιδανική ταχύτητα ρελαντί κινητήρα D. Εφόσον η ροή του κινητήρα και η αντίσταση του κυκλώματος οπλισμού του δεν αλλάζουν, η κλίση b παραμένει σταθερή. Επομένως, τα ευθύγραμμα μηχανικά χαρακτηριστικά που αντιστοιχούν σε διαφορετικές τιμές του U βρίσκονται το ένα κάτω από το άλλο και παράλληλα μεταξύ τους (Εικ. 2).
Ρύζι. 1. Γεννήτρια συστήματος - κινητήρας συνεχούς ρεύματος (dpt)
Ρύζι. 2. Μηχανικά χαρακτηριστικά της γεννήτριας — Σύστημα κινητήρα συνεχούς ρεύματος
Έχουν μεγαλύτερη κλίση από τα χαρακτηριστικά του ίδιου ηλεκτροκινητήρα που τροφοδοτείται από το σταθερό δίκτυο, αφού στο σύστημα G — D η τάση U σε σταθερό ρεύμα διέγερσης της γεννήτριας μειώνεται με την αύξηση του φορτίου ανάλογα με την εξάρτηση:
όπου π.χ. και rg — e, αντίστοιχα. και τα λοιπά. σελ. και την εσωτερική αντίσταση της γεννήτριας.
Κατ' αναλογία με τους ασύγχρονους κινητήρες, υποδηλώνουμε
Αυτή η τιμή χαρακτηρίζει τη μείωση των στροφών του κινητήρα όταν το φορτίο αυξάνεται από το μηδέν στο ονομαστικό. Για παράλληλα μηχανικά χαρακτηριστικά
Αυτή η τιμή αυξάνεται όσο μειώνεται το n0. Σε μεγάλες τιμές sn, οι καθορισμένες συνθήκες κοπής θα αλλάξουν σημαντικά με τυχαίες διακυμάνσεις φορτίου. Επομένως, το εύρος ρύθμισης τάσης είναι συνήθως μικρότερο από 5:1.
Καθώς η ονομαστική ισχύς των κινητήρων μειώνεται, η πτώση τάσης στους κινητήρες αυξάνεται και τα μηχανικά χαρακτηριστικά γίνονται πιο απότομα. Για το λόγο αυτό, το εύρος ρύθμισης τάσης του συστήματος G-D μειώνεται καθώς μειώνεται η ισχύς (για ισχύ μικρότερη από 1 kW σε 3:1 ή 2:1).
Καθώς η μαγνητική ροή της γεννήτριας μειώνεται, η απομαγνητιστική επίδραση της αντίδρασης οπλισμού της επηρεάζει την τάση της σε μεγαλύτερο βαθμό. Επομένως, τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τις χαμηλές στροφές κινητήρα έχουν στην πραγματικότητα μεγαλύτερη κλίση από τα μηχανικά χαρακτηριστικά.
Η επέκταση του εύρους ελέγχου επιτυγχάνεται με τη μείωση της μαγνητικής ροής του κινητήρα D μέσω του ρεοστάτη 2 (βλ. Εικ. 1), που παράγεται στην πλήρη ροή της γεννήτριας. Αυτή η μέθοδος ρύθμισης ταχύτητας αντιστοιχεί σε χαρακτηριστικά που βρίσκονται πάνω από το φυσικό ένα (βλ. Εικ. 2).
Το συνολικό εύρος ελέγχου, ίσο με το γινόμενο των περιοχών ελέγχου και των δύο μεθόδων, φτάνει (10 — 15): 1. Η ρύθμιση τάσης είναι έλεγχος σταθερής ροπής (καθώς η μαγνητική ροή του κινητήρα παραμένει αμετάβλητη). Η ρύθμιση με αλλαγή της μαγνητικής ροής του κινητήρα D είναι μια ρύθμιση σταθερής ισχύος.
Πριν από την εκκίνηση του κινητήρα, ο ρεοστάτης D 2 (βλ. Εικ. 1) αφαιρείται εντελώς και η ροή του κινητήρα φτάνει στην υψηλότερη τιμή. Τότε ο ρεοστάτης 1 αυξάνει τη διέγερση της γεννήτριας G. Αυτό προκαλεί την αύξηση της τάσης και την αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα D. Εάν το πηνίο OVG συνδεθεί αμέσως στην πλήρη τάση UB του διεγέρτη Β, το ρεύμα σε αυτό, όπως σε κάθε κύκλωμα με αυτεπαγωγή και ενεργή αντίσταση, θα αυξηθεί:
όπου rv είναι η αντίσταση του πηνίου διέγερσης, LB είναι η αυτεπαγωγή του (αγνοήστε την επίδραση του κορεσμού του μαγνητικού κυκλώματος).
Στο σχ. 3, a (καμπύλη 1) δείχνει ένα γράφημα της εξάρτησης του ρεύματος διέγερσης από το χρόνο. Το ρεύμα διέγερσης αυξάνεται σταδιακά. ο ρυθμός αύξησης καθορίζεται από την αναλογία
όπου Tv είναι η ηλεκτρομαγνητική χρονική σταθερά της περιέλιξης διέγερσης της γεννήτριας. έχει τη διάσταση του χρόνου.
Ρύζι. 3. Αλλαγή του ρεύματος διέγερσης στο σύστημα G-D
Η αλλαγή στην τάση της γεννήτριας κατά την εκκίνηση έχει περίπου τον ίδιο χαρακτήρα με τη μεταβολή του ρεύματος διέγερσης. Αυτό επιτρέπει στον κινητήρα να εκκινήσει αυτόματα με τον ρεοστάτη 1 που έχει αφαιρεθεί (βλ. Εικ. 1).
Η αύξηση του ρεύματος διέγερσης της γεννήτριας συχνά επιταχύνεται (αναγκάζεται) εφαρμόζοντας την αρχική στιγμή στην περιέλιξη διέγερσης μια τάση που υπερβαίνει την ονομαστική. Στη συνέχεια η διαδικασία αύξησης της διέγερσης θα συνεχιστεί κατά μήκος της καμπύλης 2 (βλ. Εικ. 3, a ). Όταν το ρεύμα στο πηνίο φτάσει στο Iv1, ίσο με το ρεύμα διέγερσης σταθερής κατάστασης στην ονομαστική τάση, η τάση του πηνίου διέγερσης μειώνεται στην ονομαστική. Ο χρόνος ανόδου του ρεύματος διέγερσης στο ονομαστικό μειώνεται.
Για να εξαναγκαστεί η διέγερση της γεννήτριας, η τάση διεγέρτη V (βλ. Εικ. 1) επιλέγεται 2-3 φορές υψηλότερη από την ονομαστική τάση του πηνίου διέγερσης της γεννήτριας και μια πρόσθετη αντίσταση 4 εισάγεται στο κύκλωμα. …
Το σύστημα γεννήτριας-μοτέρ επιτρέπει την αναγεννητική πέδηση. Για να σταματήσει, είναι απαραίτητο το ρεύμα στον οπλισμό να αλλάξει κατεύθυνση. Η ροπή θα αλλάξει και πρόσημο και αντί να οδηγεί, θα γίνει φρενάρισμα. Η διακοπή συμβαίνει όταν αυξάνεται η μαγνητική ροή του ρεοστάτη κινητήρα 2 ή όταν η τάση της γεννήτριας μειώνεται με τον ροστάτη 1. Και στις δύο περιπτώσεις, π.χ. και τα λοιπά. γ. Το Ε του κινητήρα γίνεται υψηλότερο από την τάση U της γεννήτριας.Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας D λειτουργεί σε λειτουργία γεννήτριας και οδηγείται σε περιστροφή από την κινητική ενέργεια των κινούμενων μαζών, και η γεννήτρια G λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα, περιστρέφοντας τη μηχανή IM με υπερσύγχρονη ταχύτητα, η οποία ταυτόχρονα αλλάζει σε λειτουργία γεννήτριας και παρέχει ρεύμα στο δίκτυο.
Η αναγεννητική πέδηση μπορεί να γίνει χωρίς να επηρεαστούν οι ρεοστάτες 1 και 2. Μπορείτε απλά να ανοίξετε το κύκλωμα διέγερσης της γεννήτριας (π.χ. διακόπτης 3). Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα σε ένα κλειστό κύκλωμα που αποτελείται από την περιέλιξη διέγερσης της γεννήτριας και της αντίστασης 6 θα μειωθεί σταδιακά
όπου R είναι η αντίσταση της αντίστασης 6.
Το γράφημα που αντιστοιχεί σε αυτή την εξίσωση φαίνεται στο Σχ. 3, β. Μια σταδιακή μείωση του ρεύματος διέγερσης της γεννήτριας σε αυτή την περίπτωση ισοδυναμεί με αύξηση της αντίστασης του ρεοστάτη 1 (βλ. Εικ. 1) και προκαλεί αναγεννητική πέδηση. Σε αυτό το κύκλωμα, η αντίσταση 6 που συνδέεται παράλληλα με την περιέλιξη διέγερσης της γεννήτριας είναι μια αντίσταση εκκένωσης. Προστατεύει τη μόνωση του τυλίγματος διέγερσης από ζημιά σε περίπτωση ξαφνικής διακοπής έκτακτης ανάγκης του κυκλώματος διέγερσης.
Όταν διακόπτεται το κύκλωμα διέγερσης, η μαγνητική ροή της μηχανής μειώνεται απότομα, προκαλεί e στις στροφές του πηνίου διέγερσης. και τα λοιπά. γ) η αυτεπαγωγή είναι τόσο μεγάλη που μπορεί να προκαλέσει τη διάσπαση της μόνωσης της περιέλιξης. Η αντίσταση εκφόρτισης 6 δημιουργεί ένα κύκλωμα στο οποίο π.χ. και τα λοιπά. γ) η αυτεπαγωγή του πηνίου πεδίου προκαλεί ρεύμα που επιβραδύνει τη μείωση της μαγνητικής ροής.
Η πτώση τάσης στην αντίσταση εκφόρτισης είναι ίση με την τάση στο πηνίο πεδίου.Όσο χαμηλότερη είναι η τιμή της αντίστασης εκφόρτισης, τόσο χαμηλότερη είναι η τάση του πηνίου διέγερσης όταν το κύκλωμα είναι σπασμένο. Ταυτόχρονα, με μείωση της τιμής αντίστασης της αντίστασης εκφόρτισης, το ρεύμα που ρέει συνεχώς μέσω αυτής σε κανονική λειτουργία και οι απώλειες σε αυτήν αυξάνονται. Και οι δύο διατάξεις πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή της τιμής αντίστασης κατάθλιψης.
Μετά την απενεργοποίηση της περιέλιξης διέγερσης της γεννήτριας, μια μικρή τάση παραμένει στους ακροδέκτες της λόγω υπολειπόμενου μαγνητισμού. Αυτό μπορεί να κάνει τον κινητήρα να περιστρέφεται αργά με τη γνωστή ταχύτητα ερπυσμού. Για την εξάλειψη αυτού του φαινομένου, η περιέλιξη διέγερσης της γεννήτριας, αφού αποσυνδεθεί από τον διεγέρτη, συνδέεται με τους ακροδέκτες της γεννήτριας έτσι ώστε η τάση από τον υπολειπόμενο μαγνητισμό να προκαλεί ένα ρεύμα απομαγνητισμού στην περιέλιξη διέγερσης της γεννήτριας.
Για να αντιστρέψετε τον ηλεκτροκινητήρα D, η κατεύθυνση του ρεύματος στο πηνίο διέγερσης της γεννήτριας OVG G αλλάζει χρησιμοποιώντας το διακόπτη 3 (ή άλλη παρόμοια συσκευή). Λόγω της σημαντικής επαγωγής του πηνίου, το ρεύμα διέγερσης σταδιακά μειώνεται, αλλάζει κατεύθυνση και στη συνέχεια αυξάνεται σταδιακά.
Οι διαδικασίες εκκίνησης, διακοπής και αναστροφής του κινητήρα στο εξεταζόμενο σύστημα είναι ιδιαίτερα οικονομικές, καθώς εκτελούνται χωρίς τη χρήση ρεοστατών που περιλαμβάνονται στον οπλισμό. Ο κινητήρας εκκινείται και επιβραδύνεται χρησιμοποιώντας ελαφρύ και συμπαγή εξοπλισμό που ελέγχει μόνο μικρά ρεύματα πεδίου. Επομένως, αυτό το σύστημα «γεννήτρια - κινητήρας συνεχούς ρεύματος» συνιστάται να χρησιμοποιείται για εργασίες με συχνές εκκινήσεις, φρένα και αναστροφές.
Τα κύρια μειονεκτήματα του συστήματος κινητήρα-γεννήτριας συνεχούς ρεύματος είναι η σχετικά χαμηλή απόδοση, το υψηλό κόστος και το δυσκίνητο λόγω της παρουσίας μεγάλου αριθμού ηλεκτρικών μηχανών στο σύστημα. Η τιμή του συστήματος υπερβαίνει την τιμή ενός ασύγχρονου κινητήρα κλωβού σκίουρου με την ίδια ισχύ 8 — 10 φορές. Επιπλέον, τέτοια σύστημα ηλεκτρικής κίνησης απαιτεί πολύ χώρο.