АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПО СИСТЕМЕ Г—Д

Система Г—Д обеспечивает большой диапазон и плавное регу­лирование скорости вращения двигателя независимого возбужде­ния и находит большое применение в прокатном производстве Схема системы Г—Д представлена на рис 32

Рабочая машина РМ приводится в движение двигателем неза­висимого возбуждения Д. Якорь двигателя Д получает питание от якоря генератора постоянного тока Г, приводимого во вращение синхронным (или асинхронным) двигателем СД Статорная об­мотка СД получает питание от сети переменного тока, а обмотка возбуждения СД — от специального возбудителя ВСД Обмотки возбуждения ОВД двигателя Д и ОВГ генератора Г получают пи­тание от независимого источника постоянного тока (на схеме от возбудителя В).

Из схемы видно, что связь между якорями генератора и двига­теля только электрическая без каких-либо добавочных сопротив­лений.

Ґ'енератор Г, синхронный двиґатель СД, возбудитель Ё и воз­будитель синхронного двигателя ВСД имеют механическую связь между собой. Эти машины составляют мотор-генераторную уста­новку и имеют постоянную скорость вращения, задаваемую син­хронным двигателем СД. Ток, проходящий по обмотке возбужде­ния генератора, создает магнитный поток, и в обмотках вращаю­щегося якоря наводится э. д. с. генератора Ег, величина которой может изменяться при помощи реостата Rr.

Величина магнитного потока двигателя Д может изменяться при помощи реостата Яд.

При закороченных реостатах (Rr = О и /?д = 0) магнитные потоки генератора и двигателя имеют номинальные величины (как

правило, они же и максимальные). Уравнение электрического рав­новесия для якорной цепи системы-в установившемся режиме ра­боты

^г. Н = ^£^*д. нп + Iя (*я. г + Я„. д)- (IIIЛ 1)

Отсюда уравнение естественной механической характеристики

£Г. Н________ М (Rg. г Ч~ Яя. д)

к кЕкМФд н

П =

Система Г—Д обеспечивает получение искусственных механи­ческих характеристик с различной величиной скорости вращения идеального холостого хода двумя путями (рис. 33, а):

1) при неизменном и номинальном магнитном потоке двигателя* (Фд. н) и различных значениях э. д. с. генератора (Ет);

2) при неизменной величине номинальной э. д. с. генератора (£г н) и при различных ‘значениях магнитного потока двигателя №а>- ' ' '

Первая группа механических характеристик получается за счет изменения силы тока возбуждения генератора изменением сопро­тивления реостата Rr. Увеличение сопротивления реостата Rr при­водит к снижению Ег, т. е. к уменьшению величины п0, и не влияет на величину перепада скорости Ап. Все искусственные характе­ристики лежат ниже естественной и параллельны ей. Регулирова­ние напряжением (э. д. с.) генератора является регулированием вниз.

Учитывая, что величина /я (R„ г + Rn д) Ег, можно счи - ■ тать, что скорость двигателя изменяется пропорционально напря­жению генератора. Так как поток двигателя при регулировании напряжением генератора остается постоянным, то регулирование напряжением позволяет сохранить номинальный момент

М = кмФи1и = Мн = const. (III. 13)

Диапазон регулирования напряжением определяется тем мини­мальным напряжением на двигателе, при котором оно мало отли­чается от /яЯя. д, и работа двигателя без специальных регуляторов еще является устойчивой. Опыт показывает, что устойчивая ра­бота изменением напряжения при номинальном моменте на двига­теле прокатного стана может быть получена без применения регу­ляторов скорости в пределах (8-т-10) : 1, т. е.

^=^=<8+,0>-

Способ регулирования напряжением плавный, так как регули­рование производится в цепи небольшой мощности. При малых напряжениях генератора (малых значениях потоков возбуждения генератора) весьма заметное действие оказывает встречно действу­ющая намагничивающая сила от токов секции якоря, находя­щихся в условиях коммутации (замкнутых накоротко щетками). Характеристика двигателя в этом случае более мягкая, что умень­шает величину диапазона регулирования. Для обеспечения устой­чивой работы при малых скоростях генераторы в системах Г—Д для прокатных станов выполняют с компенсационными обмотками, при помощи которых компенсируется реакция якоря.

Механические характеристики второй группы (при неизменной э. д. с. генератора и различных потоках двигателя) получаются изменением сопротивления Яд. Эти характеристики аналогичны рассмотренным искусственным характеристикам двигателя неза­висимого возбуждения при изменении Ф, т. е. регулирование происходит вверх при постоянной мощности. Регулирование плав­ное, экономичное с диапазоном (2-т-З) : 1.

Таким образом, система Г—Д обеспечивает плавное, экономич­ное и устойчивое регулирование скорости вниз и вверх как с по­стоянным номинальным моментом, так и с постоянной номи - налыюй, мощностью с общим диапазоном регулирования без при­менения регулирующих устройств knp — (164-30) : 1.

Изменения электрических величин и момента двигателя в си­стеме Г—Д в функции скорости представлены на рис. 33, б.

Применение комбинированного способа регулирования ско­рости в системе Г—Д напряжением генератора и потоком двигателя отвечает технологическим требованиям прокатных станов, которые в большинстве случаев прокатывают разнообразные профили При этом крупные профили прокатывают при меньших скоростях и больших моментах, а малые профили — при высоких скоростях и малых моментах.

Схема позволяет получить на генераторе столь малую величину напряжения, которая при подключении неподвиж­ного якоря двигателя обеспечивает прохождение в якорной цепи тока, меньшего максимально допустимого для двигателя. Поэтому в системе Г—Д пуск двигателя осуществляется плавным повышением напряжения генератора и исключается необходимость в пусковых реостатах. Этим обеспечивается экономичный пуск двигателя без добавочных потерь энергии в силовой цепи.

Изменение направления вращения двигателя в системе Г—Д осуществляют изменением направления тока возбуждения (ма­гнитного потока) генератора при помощи включения ОВГ к шинам возбудителя В через систему мостиковых контактов В и Я. При этом полярность напряжения генератора меняется, что при по­стоянстве магнитного потока двигателя приводит к изменению на­правления вращения двигателя.

В системе Г—Д торможение двигателя Д (см. рис. 32) осущест­вляется при работе последнего в режиме генератора с отдачей энергии в сеть. В тормозном режиме э. д. с. двигателя больше э. д. с. генератора, что легко обеспечить соответствующим сниже­нием э. д. с. генератора уменьшением тока возбуждения ОВГ. При этом в якорной цепи направление тока меняется, двигатель работает в тормозном генераторном режиме, а генератор работает в двигательном режиме и стремится увеличить скорость вращения преобразовательного агрегата. Угол 0 синхронного двигателя из отстающего становится опережающим, и синхронный двигатель отдает энергию в сеть. Механическая характеристика тормозного режима является продолжением механической характеристики двигательного режима. Непрерывное снижение напряжения гене­ратора обеспечивает отдачу двигателем энергии в сеть вплоть до полной остановки. Если по условиям технологического процесса необходимы частые торможения (например, электропривод блю­минга), то такое торможение обеспечивает значительный экономи­ческий эффект.

Легкость получения требуемых характеристик, экономичность при регулировании скорости вращения двигателя, высокий диапа­зон регулирования обеспечивают широкое применение этой системы в прокатном производстве.

К недостаткам системы относится значительная ее стоимость, вызванная наличием трех электрических машин, мощность каж­дой из которых примерно равна мощности приводного двигателя; большие габариты установки, высокие эксплуатационные расходы, низкий к. п. д. в случае применения ее для редко пускаемых в ход механизмов и большая инерционность обмотки возбуждения гене­ратора, снижающая быстродействие системы

Поэтому в прокатном производстве все большее распростране­ние получают системы регулирования скорости двигателя постоян­ного тока с использованием управляемых статических преобразо­вателей, обладающих более высоким к п д и быстродействием, которые более просты и надежны в эксплуатации