Способы регулирование угловой скорости ДПТ ПВ

Электромеханические и механические характеристики ДПТ последовательного возбуждения (ПВ)

МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И СПОСОБЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И СМЕШАННОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ

Достоинства и недостатки электроприводов с управляемыми выпрямителями

Отметим основные особенности приводов, выполненных по схеме УВ – ДПТ НВ:

1) тиристорный преобразователь имеет очень малую инерционность, что позволяет обеспечить высокое быстродействие электропривода;

2) электропривод имеет высокую надежность, достаточно прост в обслуживании;

3) тиристорный электропривод имеет высокий КПД (более 95%);

4) малые габариты и масса, блочная компоновка привода позволяют сократить требуемые производственные площади, уменьшить капитальные затраты на установку.

В то же время, тиристорным электроприводам свойственны следующие недостатки:

1) значительные пульсации тока на выходе УВ увеличивают нагрев двигателя и ухудшают его коммутацию;

2) при глубоком регулировании скорости тиристорный электропривод имеет низкий коэффициент мощности;

3) перегрузочная способность тиристорного преобразователя ниже, чем генераторного;

4) при работе тиристорного привода искажается форма кривой напряжения в сети переменного тока и возникают помехи в сети, действующие как на другие электроприемники, так и на сам тиристорный привод;

5) в системе Г-Д преобразовательной установке свойственна естественная рекуперация энергии в сеть в генераторных режимах работы двигателя, в тиристорных преобразователях для обеспечения рекуперации необходимо применение специальных схем, в частности, с двумя комплектами вентилей, что повышает сложность и стоимость электропривода.

Схема подключения ДПТ ПВ приведена на рис. 2.55. В отличие от ДПТ независимого возбуждения здесь обмотка возбуждения ОВМ включена последовательно с якорем и через ОВМ протекает ток якоря I_я.

Исходные выражения для электромеханической, механической характеристик и момента ДПТ ПВ можно записать в том же виде, что и для ДПТ независимого возбуждения (см. уравнение (2.14)-(2.16)),

w_д = ; w_д = ; (2.47)

М = сФI_я.

В отличие от ДПТ НВ в этих выражениях сопротивление R_я включает в себя и сопротивление обмотки возбуждения. Второе, наиболее важное отличие заключается в том, что магнитный поток Φ является функцией тока якоря. Зависимость магнитного потока Φ от тока не является аналитической кривой (см. рис. 2.56), что не позволяет получить аналитические выражения для электромеханической и механической характеристик ДПТ ПВ. Приведенные уравнения позволяет провести лишь качественный анализ.

Естественная электромеханическая и механическая характеристики двигателя показаны на рис. 2.56, рис. 2.57, кривые 1. Очевидно, что при I_я =0 магнитный поток также равен нулю, и угловая скорость за счет первого слагаемого в выражениях (2.47) стремится к бесконечности (как говорят двигатель идет «вразнос»), т. е. режим холостого хода для ДПТ ПВ является недопустимым.

При возрастании тока якоря магнитный поток Ф вначале растет примерно пропорционально току якоря, а скорость резко снижается (крутопадающий участок на характеристиках).

При больших токах двигатель работает в зоне близкой к насыщению. Поэтому его магнитный поток здесь мало меняется при изменении тока и характеристика становится более жесткой, приближаясь по виду к характеристике ДПТ НВ.

На практике для расчетов используют, так называемые, универсальные характеристики ДПТ ПВ, которые приводятся в каталогах.

Для ДПТ ПВ, как и для ДПТ НВ, возможны три основных способа регулирования скорости: 1) введением добавочных сопротивлений в цепь якоря; 2) изменением подводимого напряжения; 3) изменением потока возбуждения.

Регулирование угловой скорости введением добавочных сопротивлений является простейшим способом регулирования и широко используется в подъемных и транспортных механизмах. Как следует из уравнений (2.47), при увеличении добавочного сопротивления R_д второе слагаемое в этих выражениях увеличивается, т.е. увеличивается падение скорости от нагрузки. Соответственно, электромеханическая и механическая характеристики в области больших токов становятся более крутопадающими (кривые 2 на рис. 2.56, рис. 2.57 - характеристики с R_д). Введение добавочных сопротивлений в цепь якоря ДПТ ПВ позволяет, как и для ДПТ НВ, регулировать скорость в относительно небольшом диапазоне и ограничить ток якоря при пуске. Обычно величину добавочных сопротивлений изменяют ступенями с помощью релейно-контакторной аппаратуры, как изложено в п. 2.2.2.

Основные недостатки такого регулирования – значительные потери энергии в добавочном сопротивлении, небольшой диапазон регулирования, ступенчатость регулирования.

Регулирование угловой скорости изменением подводимого напряжения может быть осуществлено так же, как для ДПТ НВ, с помощью отдельного генератора или тиристорного преобразователя. Регулирование ведется уменьшением подводимого напряжения и приводит, как следует из уравнений (2.47), к снижению скорости. В транспортных механизмах часто два тяговых двигателя одинаковой мощности работают как многодвигательный электропривод (например, двухосный тяговый электропривод). При этом появляется дополнительная возможность ступенчатого изменения подводимого к двигателю напряжения за счет переключения двигателей с последовательного на параллельное включение. При последовательном включении на каждый двигатель приходится половина напряжения сети. Когда двигатели подключаются параллельно, каждый из них оказывается включенным на полное напряжение сети. Такое регулирование позволяет исключить нерациональную трату энергии.

Регулирование угловой скорости ослаблением потока возбуждения позволяет, как и для ДПТ НВ, получить скорости выше основной. Действительно, как следует из уравнений (2.47), уменьшение потока Φ приводит при том же токе якоря к возрастанию первого слагаемого. Ослабление потока возбуждения обычно осуществляют за счет шунтирования обмотки возбуждения добавочным сопротивлением.

Из анализа механических характеристик ДПТ ПВ следует, что они являются весьма удобными для электрической тяги (трамвай, метро, троллейбус, электровозы, тепловозы) и подъемных механизмов по следующим соображениям:

1) двигатель имеет низкую скорость при больших нагрузках и высокую - при малых, тем самым обеспечивается естественное регулирование скорости движения при изменении сопротивления перемещению;

2) транспортные и грузоподъемные механизмы требуют больших начальных моментов при пуске, именно такие моменты обеспечивает ДПТ ПВ; у ДПТ НВ момент пропорционален току: М ~ I, а у двигателей последовательного возбуждения М ~ I ². А так как при пуске двигателя I = (1,5-2,0) I _н, то двигатели последовательного возбуждения развивают значительно больший пусковой момент по сравнению с ДПТ НВ;

3) момент ДПТ ПВ не зависит от напряжения питающей сети, что особенно важно для электрической тяги, где в контактной сети могут возникать большие отклонения напряжения.

Основным недостатком ДПТ ПВ является неограниченной возрастание скорости при малых токах якоря и, как следствие, невозможность обеспечить режим генераторного торможения.

Дата добавления: 2014-01-06