Реверсування ДПС та регулювання швидкості обертання

Для реверсування двигуна необхідно змінити полярність напруги або на обмотці якоря, або на ОЗ (п – початок обмотки, к – кінець).

+ U -

+ U - + U -

п к

п к п к

В практичних схемах використовують зміну полярності на якорі внаслідок значної тривалості перемагнічування обмотки збудження при зміні її полярності.

Рівняння механічної характеристики ДПС:

,

З цього рівняння видно, що регулювати частоту обертання ДПС можливо шляхом зміни однієї з трьох величин: опору в ланцюгу якоря R_я, потоку збудження Ф або напруги U, яка підводиться до якоря.

1) Регулювання по першому методу (зміна опору R_я) аналогічна способу реостатного пуску ДПС і дає зміну частоти обертання тільки вниз від номінальної частоти. Діапазон регулювання при номінальному навантаженні на валу не перевищує (2,5 – 3). До недоліків методу відносяться зменшення жорсткості характеристик, значні втрати потужності при регулюванні й складність виконання безступінчастого регулювання.

2) Регулювання частоти обертання шляхом зміни магнітного потоку виконують додаванням у ланцюг обмотки збудження додаткового опору R_д.

ОЗ

R_д

Магнітний потік зменшується і регулювання швидкості відбувається вгору від її номінального значення. Можливий діапазон регулювання (1,5 – 4), причому частота обертання обмежується механічною міцністю якоря й умовами комутації струму. При малих значеннях струму збудження, а також при випадкових обривах ланцюга швидкість обертання різко зростає і стає небезпечною для механічної частини двигуна.

3)Регулювання частоти обертання зміною напруги якоря передбачає живлення якоря від перетворювача, вихідна напруга якого регулюється по значенню і може змінюватися, при необхідності, по полярності. Таким перетворювачем є керований випрямляч (КВ), який частіше за все виконується у вигляді електромашинної системи “генератор – двигун” (Г-Д) або системи “тиристорний перетворювач – двигун” (ТП-Д). А В С

Система „Г-Д” складається з:

- трифазного двигуна змінного струму М1,

- двигуна постійного струму Д2, РМ М2 Г М1

- генератора постійного струму Г,

- робочої машини РМ.

І_зд r_зд І_зг r_зг

–

+

В цій системі якір двигуна М2 безпосередньо приєднується до якоря генератора Г, який утворює разом з приводним двигуном М1 електромашинний випрямляч трифазного змінного струму в постійний. Електромашинний випрямляч обертається зі швидкістю w_r. Регулювання швидкості обертання двигуна М2 виконується двома шляхами:

а) зміною напруги на якірній обмотці М2. Величина напруги з генератора Г регулюється за допомогою зміни струму збудження генератора І_зг шляхом зміни опору r_зг;

б) зміною величини магнітного потоку за рахунок зміни величини струму збудження двигуна І_зд шляхом зміни r_зд.

Основними перевагами системи Г-Д є великий діапазон і плавність регулювання швидкості двигуна, висока жорсткість і лінійність характеристик. До недоліків можна віднести високу потужність, яка споживається системою, низький ККД, інерційність процесу регулювання, шум при роботі.

Система ТП-Д будується на базі керованих випрямлячів, які збираються по нульовій або мостовій однофазній чи трифазній схемах.

Розглянемо систему ТП-Д на прикладі схеми з однофазним двонапівперіодним нереверсивним тиристорним випрямлячем, який зібраний по нульовій схемі. Випрямляч забезпечує регулювання напруги на двигуні за рахунок зміни середнього значення своєї ЕРС. Це досягається з допомогою системи імпульсно-фазового керування (СІФК), яка по сигналу керування Uк змінює кут керування тиристорами a (кут затримки відкриття тиристорів VS1 і VS2 відносно моменту, коли потенціал на їх анодах стає додатнім в порівнянні з потенціалом катода). Коли цей кут a=0, тобто тиристори отримують імпульси керування Uа від СІФК у вказаний момент, перетворювач виконує двонапівперіодне випрямлення і на якір двигуна подається повна напруга. Якщо за допомогою СІФК подача імпульсів на тиристори виконується зі зсувом (затримкою) на кут a¹ 0, то ЕРС перетворювача знижується, з цього слідує, що зменшується середня напруга, яка підводиться до двигуна.

Залежність середнього значення ЕРС перетворювача від кута керування тиристорами a має вигляд:

,

де Е_сер0 - ЕРС перетворювача при куті a = 0.

Для зменшення шкідливого впливу пульсації струму в ланцюг якоря звичайно включається згладжуючий реактор L.

Особливістю характеристик двигуна при його живленні від керованого випрямляча КВ є наявність ділянки з нелінійними характеристиками (заштрихована). На цій ділянці двигун працює в режимі переривчастого струму, що визначає зменшення жорсткості характеристик. Унаслідок однобічної провідності перетворювача характеристики розміщуються тільки в першому (1, 2, 3 при a=0; 30; 60°) і четвертому (4, 5, 6, 7 при a=90; 120; 150; 180°) квадрантах.

Меншим кутам керування відповідає більша ЕРС і, відповідно, більш висока швидкість двигуна; при α= π/2 ЕРС керованого випрямляча Е=0 і двигун працює в режимі динамічного гальмування.

Схема електропривода з трифазним мостовим нереверсивним керованим випрямлячем має аналогічні механічні характеристики. Разом з тим пульсації струму в якорі цього двигуна значно менше, ніж у однофазній схемі. В деяких випадках можна не використовувати узгоджуючий трансформатор ТV.

До переваг системи ТП-Д відносяться плавність і значний діапазон регулювання швидкості (більше 10); велика жорсткість отриманих штучних характеристик; високий ККД електропривода; безшумність у роботі, простота в обслуговуванні.

Недоліки системи: перетворювач має однобічну провідність; для отримання характеристик в усіх чотирьох квадрантах необхідно використовувати реверсивний двокомплектний перетворювач; напруга і струм на якорі мають пульсуючий характер, що погіршує умови роботи двигуна; із ростом діапазону регулювання швидкості зменшується коефіцієнт потужності ЕП; ТП мають невисокий ступінь захисту від завад і малу перевантажувальну здатність по струму й напрузі.

---

Дата добавления: 2015-10-23