КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Система Г-Д, регулирование скорости.Регулирование скорости вращения изменением напряжения на зажимах якоря (система генератор—двигатель). В целях широкого и плавного регулирования скорости иногда применяют так называемую систему генератор—двигатель (сокращенно система Г—Д), которая позволяет использовать метод регулирования скорости изменением напряжения, подводимого к якорю электродвигателя. При питании электродвигателя от сети такой метод совершенно неприменим. Его применение возможно лишь при питании электродвигателя от отдельного генератора. Обычно система Г—Д состоит из приводного двигателя ПД, генератора Г с возбудителем Ви исполнительного электродвигателя ИД (рис. 14). Приводной электродвигатель питается от сети и служит для приведения во вращение генератора. Чаще всего в качестве приводного электродвигателя используется асинхронный короткозамкнутый электродвигатель, получающий питание от сети трехфазного тока. Он имеет постоянное направление вращения и вращается с постоянной скоростью. Исполнительный электродвигатель получает питание от генератора Г и приводит в действие механизм. Генератор и исполнительный электродвигатель имеют независимое возбуждение. Их обмотки возбуждения ОВГ и ОВД питаются от возбудителя В, небольшого генератора постоянного тока, сидящего на одном валу с приводным электродвигателем ПД и генераторомГ. Если в цепь обмоткиОВГ включить регулировочный реостат, то, изменяя величину его сопротивления, можно изменять скорость вращения исполнительного электродвигателя, так как при этом будет меняться величина напряжения генератора. Действительно, для цепи генератор—двигатель по II закону Кирхгофа можно составить следующее уравнение: где Ег и Ед — соответственно э.д.с. генератора и электродвигателя; Rг и Rд — соответственно сопротивление якорей генератора и электродвигателя. Заменив э. д. с. электродвигателя, согласно выражению (7),. получим Выражение (41) является уравнением скоростной характеристики исполнительного электродвигателя в системе Г—Д. Заменив в нем ток якоря выражением (28), получим уравнение механической характеристики Уравнения (41) и (42) показывают, что путем изменения Ег можно изменять скорость вращения исполнительного электродвигателя. Следовательно, при уменьшении сопротивления регулировочного реостата Rp скорость исполнительного электродвигателя будет возрастать, а при увеличении сопротивления—уменьшаться, так как э. д. с. генератора Ег зависит от величины тока в обмотке ОВГ. Нетрудно заметить, что механические и скоростные характеристики электродвигателя в системе Г—Д представляют собой прямые линии. Скорость холостого хода определяется первым членом правой части уравнения (41) или (42) и не остается постоянной величиной при различных значениях сопротивления Rр, т. е. каждому значению сопротивленияRр соответствует своя скоростная и механическая характеристики (рис. 15). Эти характеристики являются достаточно жесткими, что позволяет при применении специальных регулируемых электродвигателей получить широкий диапазон скоростей в пределах 1 : 100 и более, что является одним из основных положительных качеств системы Г—Д. Иногда регулировочный реостат включают не только в цепь обмотки ОВГ, но в цепь обмотки возбуждения ИД, что дает возможность регулировать скорость вверх от номинальной. Регулирование скорости по системе Г—Д является весьма экономичным, так как все переключения происходят в цепях обмоток возбуждения, где токи сравнительно невелики. Относительно небольшие мощности и габариты регулировочных реостатов позволяют получить большое число регулировочных ступеней и, следовательно, достаточно плавное регулирование скорости. Возможно также применение реостатов со скользящими контактами, что позволяет получить бесступенчатое регулирование скорости. Система Г—Д очень удобна не только в отношении широты и плавности регулирования скорости. Она позволяет также очень просто производить реверс и торможение исполнительного электродвигателя. Так, для осуществления реверса необходимо, как известно, изменить полярность на зажимах якоря электродвигателя. Для этого достаточно изменить направление тока в обмотке ОВГ (или в обмотке ОВД). Для осуществления торможения достаточно отключить от возбудителя обмотку ОВГ. Небольшие размеры регулировочных реостатов позволяют широко использовать дистанционное управление системой Г—Д, что также является большим ее преимуществом. Основной недостаток системы генератор—двигатель — большое количество электрических машин, высокая стоимость и относительно низкий к. п. д. установки, что, естественно, ограничивает область применения дайной системы.
РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ НЕЗАВИСИМОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ ПО СИСТЕМЕ ГЕНЕРАТОР – ДВИГАТЕЛЬ С ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО СКОРОСТИ
С целью расширения диапазона регулирования скорости вращения двигателя используются схемы автоматического поддержания скорости с высокой точностью при значительном изменении нагрузки. Примером такой схемы может служить система Г – Д с отрицательной обратной связью по скорости (рис. 17.1). Здесь на одном валу с двигателем Д установлен тахогенератор ТГ, напряжение на зажимах которого, пропорциональное скорости двигателя , сравнивается с задающим напряжением – U3, снимаемым с потенциометра ЗП. Разность задающего напряжения и напряжения тахогенератора через усилитель У подается на обмотку возбуждения генератора Г. Сущность действия схемы заключается в том, что при уменьшении скорости двигателя снижается напряжение тахогенератора, в результате чего возрастает ток возбуждения генератора и, следовательно, увеличивается ЭДС генератора, что приводит к компенсации падения скорости двигателя. Степень компенсации скорости зависит от коэффициента усиления усилителя, с возрастанием которого увеличивается приращение ЭДС генератора, отнесенное к изменению скорости двигателя, и, следовательно, повышается жесткость механической характеристики двигателя. В качестве усилителя используются чаще всего электромашинные, магнитные или полупроводниковые усилители. Таким образом, в системе Г – Д с введением обратных связей можно существенно расширить диапазон регулирования скорости вращения двигателя, доведя его практически до (500 – 600):1 и выше. Примерный вид механических характеристик двигателя в системе Г – Д с отрицательной обратной связью по скорости показан на рис. 17.4 сплошными линиями. Для сопоставления там же пунктиром даны характеристики для разомкнутой системы. Благодаря преимуществам, которыми обладает рассматриваемая система в отношении плавности, пределов регулирования, сохранения достаточной жесткости характеристик, она находит широкое применение в металлургической промышленности для приводов мощных прокатных станов, в металлообрабатывающей промышленности в электроприводах токарных, строгальных, продольно-фрезерных и прецизионных станков, в подъемных устройствах и других установках. К недостаткам системы Г – Д относятся: 1) необходимость в двукратном преобразовании энергии в машинном преобразователе (из электрической энергии переменного тока в механическую и из механической вновь в электрическую – постоянного тока регулируемого напряжения), что приводит к значительному снижению КПД; 2) наличие трех машин в системе, суммарная установленная мощность которых в 3 раза больше установленной мощности регулируемого двигателя; 3) значительные габариты установки, необходимость в фундаменте для машин преобразовательного агрегата; 4) высокие капитальные и эксплуатационные расходы. Использование ионных и полупроводниковых вентилей позволяет заменить элек- тромашинный преобразователь и создать надежную систему регулирования, обладаю- щую более высоким КПД, не требующую дефицитных материалов и специального фун- дамента, а также более простую в обслуживании.
|